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Termoquímica – Aula de revisão para Química Enem

Relembre tudo sobre Termoquímica em mais esta aula preparatória para a prova de Química Enem. Estude com a gente para o Exame Nacional do Ensino Médio!

Termoquímica

Estudo dos processos de transferência de energia que ocorrem durante as transformações químicas e algumas transformações físicas.

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.

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Microscópico

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Macroscópico

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.

Grau de agitação molecular

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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.png

Trabalho de expansão de um gás: w = P .ΔV

Transformações e Conservação de Energia

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As 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.

Obs.:

  • se energia flui para dentro do sistema, o sinal é positivo (+)
  • se energia flui para fora do sistema, o sinal é negativo (-)

q > 0: o calor flui para dentro do sistema

q < 0: o calor flui para fora do sistema

w > 0: o trabalho é realizado sobre o sistema

w < 0: o trabalho é realizado pelo sistema

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.

Classificação das reações

  • 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.

Entalpia e mudanças de fase

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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.

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

Saiba mais sobre Termoquímica nesta aula do canal Aulalivre.net, disponível no Youtube. Após assistir, revise o que você aprendeu respondendo aos nossos desafios!

[youtube http://www.youtube.com/watch?v=Oprqz_qPcnY]

Questões para resolver – aceite o desafio

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:

aula10_fig007.tif

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

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

aula10_fig008.tif

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

Quando um estudante tirou o gelo (água no estado sólido) do freezer, resolveu medir a temperatura deste, usando um termômetro especial que mede temperaturas entre -70 ºC e 300 ºC. Na primeira medida, ele observou que a temperatura do gelo era de -7 ºC. Resolveu então colocar o gelo em um recipiente metálico e expor o mesmo ao sol. O estudante observou que a temperatura do gelo aumentou de – 7ºC a aproximadamente 0ºC e o gelo começou a derreter. A temperatura permaneceu constante até que todo o gelo derrete-se e após começou a aquecer novamente.

Os tipos de calores envolvidos antes, durante e após o derretimento do gelo são:

a) calor latente, calor sensível e calor latente

b) calor latente, calor latente e calor sensível

c) calor sensível, calor sensível e calor latente

d) calor latente, calor sensível e calor sensível

e) calor sensível, calor latente e calor sensível

Dica 3 – O Exame Nacional do Ensino Médio está chegando! Revise tudo sobre Bases: Definição de Arrhenius em mais esta aula de Química Enem – https://blogdoenem.com.br/bases-definicao-de-arrhenius-quimica-enem/

Questão 4

Levando em conta o ciclo da água na natureza, exemplificado na figura abaixo.

Química Enem

Os processos físicos de evaporação e condensação são respectivamente processos que apresentam variação de entalpia.

a) positiva e negativa.

b) negativa e positiva.

c) negativa e negativa.

d) positiva e positiva.

e) igual a zero para ambos.

Questão 5

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.

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