Termoquímica – Resumo Enem sobre a transferência de energia

Veja agora o essencial para você resolver as questões de Termoquímica no Enem. Quem acerta uma questão desse conteúdo já arranca na frente. Confira Entalpia, Calor Sensível, Calor Latente, e as Formas de Energia para mandar bem nas provas.

A termoquímica é o estudo dos processos de transferência de energia que ocorrem durante as transformações químicas e algumas transformações físicas. É conteúdo de Físico-Química que cai direto nas provas do Enem.

As diversas formas de energia estão em alta nas provas no mundo todo. A sociedade está em busca de novas formas de energia que sejam mais sustentáveis e menos poluidoras.

Formas de Energia

  • Energia potencial (Epot ): relacionada à posição relativa de corpos.
  • Energia cinética (Ecin): relacionada ao movimento de corpos.
  • Energia interna (U): SEcin, Epot de átomos, moléculas, etc. que constituem um corpo.

 

Introdução à Termoquímica

Confira agora com o professor Felipe Sobis, do canal do Curso Enem Gratuito, o que é a Entalpia, e veja os processos básicos da Termoquímica para você resolver as questões do Enem.

As dicas do Felipe Sobis:

  1. Termoquímica é a parte da química que estuda as quantidades de calor liberados ou absorvidos, durante uma reação química.
  2. O conceito fundamental para você mandar bem na Termoquímica é dominar o que é a Entalpia.
  3. Nas reações químicas ocorrem tanto a ruptura como a formação de ligações intramoleculares, ou seja, das ligações químicas.
  4. As reações em que ocorre a liberação de energia são chamadas de exotérmicas.
  5. As reações em que ocorrem absorção de energia, são chamadas endotérmicas.
  6. Para determinarmos se um processo é exotérmico ou endotérmico, devemos considerar a energia absorvida para a ruptura das ligações dos reagentes e a energia liberada para a formação das ligações dos produtos.
  7. O saldo energético entre elas indica se o processo libera ou absorve energia.

 

Fatores que afetam a entalpia de uma reação:

  • 1 – Quantidade em mol de produtos e reagentes.
  • 2 – Estado físico de produtos ou reagentes.
  • 3 – Estado alotrópico de produtos ou reagentes. (alótropos = substância simples diferentes, formadas pelo mesmo elemento químico).
  • 4 – Temperatura. Altas temperaturas fornecem reações endotérmicas e vice-versa.

Entenda o que é a Entalpia

Entalpia (H) – transferência de calor a pressão constante.

  • Obs.: reações realizadas em sistemas abertos ocorrem a pressão praticamente constante igual à pressão atmosférica.
  • Reações que ocorrem dentro do nosso corpo ocorrem a volume constante e pressão variável.

Reações Exotérmicas ou Endotérmicas

  • Exotérmicas – são reações que liberam calor (ΔH < 0). Os produtos são mais estáveis que os reagentes.
  • Endotérmicas – são reações que absorvem calor (ΔH > 0). Os reagentes são mais estáveis que os produtos.

 

Entenda a Lei de Hess. É básico na Termoquímica

Confira agora com a professora Larissa, do canal do Curso Enem Gratuito.

O químico suíço Germain Henry Hess (1802 – 1850), em seus estudos, verificou que o calor liberado ou absorvido em uma reação química depende dos estados iniciais presentes nos reagentes e do estado final presente nos produtos, independente do caminho seguido pela reação química. Veja no resumo acima com a professora Larissa.

Transformações e Conservação de Energia

aula10_fig005.tifAs transformações da energia em suas diferentes formas são muito comuns no nosso dia-a-dia.

1ª Lei da Termodinâmica: a energia total do universo deve ser conservada.

  • Sistema: parte do universo que está sendo estudada
  • Vizinhanças: restante do universo
  • Sistema + Vizinhanças = universo
  • Limite: separa o sistema e vizinhanças
  • ΔU = q + ω
  • A variação da energia interna de um sistema é resultado de transferência de energia na forma de calor e trabalho.

 

  • Observação importante:
  • se energia flui para dentro do sistema, o sinal é positivo (+)
  • se energia flui para fora do sistema, o sinal é negativo (-)
  1. q > 0: o calor flui para dentro do sistema
  2. q < 0: o calor flui para fora do sistema
  3. w > 0: o trabalho é realizado sobre o sistema
  4. w < 0: o trabalho é realizado pelo sistema

 

Unidade de energia

Joule (J) ou Calorias (Cal)

1Cal= 4,184 J

Calor

Fluxo de energia devido à diferença de temperatura entre dois corpos. O calor flui sempre do corpo mais quente para o mais frio.

O calor é diretamente proporcional ao Grau de agitação molecularMoléculas em maior agitação produzem calor - Termoquímica

Transferência de energia na forma de calor

Trabalho (w)

Qualquer transferência de energia diferente de calor. Ex: trabalho de expansão de um gás, trabalho elétrico, etc.365.pngTrabalho de expansão de um gás: w = P .ΔV

Entalpia e mudanças de fase

Mudança de fase - Termoquímica

Nas mudanças de fase em que as moléculas ficam mais separadas, é necessário fornecer energia, logo DH > 0, são processos endotérmicos.

Ex: DHvap, DHfus

Nas mudanças de fase em que as moléculas ficam mais unidas, energia é liberada, logo DH < 0, são processos exotérmicos.

Ex: DHsol, DHcond

OBS.: DHvap = – DHcond

DHfus = – DHsol

etc…

DHvap > DHfus

Fatores que influenciam o ΔH de uma reação

  • Estado físico dos reagentes e produtos.

H2(g) + 1/2 O2(g) → H2O(g) ΔH = -57,8 kcal/mol

H2(g) + 1/2 O2(g) → H2O(l) ΔH = -68,3 kcal/mol

  • Temperatura em que a reação ocorre.

A quantidade de calor deve ser somada ou subtraída da entalpia da reação em obediência ao princípio de conservação de energia.

  • Pressão em que a reação ocorre
  • Pressões muito altas alteram o valor de ΔH para reações em fase gasosa.
  • Quantidade de matéria

Ex.:

H2(g) + Cl2(g) →2HCl(g) ΔH = -44,2 kcal/mol

2H2(g) + 2Cl2(g) → 4HCl(g) ΔH = -88,4 kcal/mol

  • Presença ou não de solvente.

 

Os Tipos de calor

Calor sensível– provoca apenas variação de temperatura (grau de agitação molecular muda). É calculado pela equação abaixo, onde Q é o calor sensível, m a massa do corpo e ΔT é a variação de temperatura.

Q = m . c .ΔT

Calor latente – provoca alteração no estado físico do corpo (separação entre as moléculas). É calculado pela equação abaixo, onde Q é o calor latente, m a massa do corpo e L é o calor latente (J/g) da transformação. L depende do composto e da transformação física.

Q = m . L

Exercícios sobre termoquímica

Questão 1

(UFSM)

A água

A água é uma das mais importantes substâncias do planeta Terra, tanto para os processos vitais como para os físico-químicos. No estado líquido e sólido, cobre mais de dois terços do pleneta e, na forma gasosa, é constituinte da atmosfera. Os organismos vivos originaram-se em meio aquoso e se tornaram dependentes dele no decurso da evolução. A água é o solvente universal, pois possibilita a maioria das reações químicas. Assim, o conhecimento de suas propriedades físico-químicas é essencial para o estudo de suas funções na natureza.

REICHARDT, K, TIMM, L. C. Solo, Planta e Atmosfera: conceitos, processos e aplicações. São Paulo: Ed. Manole, 2004. (adaptado)

Considerando a reação abaixo:

2H2(g) + O2(g)273.png 2H2O(g)

A respeito do diagrama de entalpia:

termoquímica

Pode-se afirmar que:

a) a entalpia da H2O(l) é maior que a das substâncias simples formadoras.

b) O ΔH1 é característico de uma reação endotérmica.

c) o ΔH2 é característico de uma reação que libera calor.

d) a reação 2 é mais endotérmica que a reação 1.

e) a ΔH3 corresponde à entalpia de vaporização da água.

Dica 1 – Revise tudo sobre os Principais compostos orgânicos e inorgânicos em mais esta aula preparatória para a prova de Química Enem – https://blogdoenem.com.br/principais-compostos-organicos-e-inorganicos-quimica-enem/

Questão 2 de Termoquímica

A figura abaixo representa o diagrama de energia da reação de combustão do etanol.

termoquímica

I- A representa a energia de ativação;

II- B representa a variação de entalpia;

III- C representa a formação do produto da reação;

IV- A reação é exotérmica;

V- A diminuição da temperatura aumenta a velocidade da reação.

Assinale a alternativa correta:

a) todas as afirmativas são verdadeiras.

b) somente as afirmativas III e IV são verdadeiras.

c) somente as afirmativas I, II e IV são verdadeiras.

d) somente as afirmativas I, II e V são verdadeiras.

e) somente as afirmativas III e V são verdadeiras.

Dica 2 – Revise sobre a classificação e a nomenclatura dos Óxidos em mais esta aula preparatória para a prova de Química Enem – https://blogdoenem.com.br/oxidos-quimica-enem

Questão 3 – Termoquímica 

Ao se dissolver uma determinada quantidade de soda cáustica (NaOH) em água a 25ºC, observa-se uma solução cuja temperatura foi de 45ºC. A transformação descrita caracteriza um processo do tipo:

a) atérmico.

b) adiabático.

c) isotérmico.

d) exotérmico.

e) endotérmico.

Gabarito das questões de Termoquímica:

  1. C
  2. C
  3. E