Entalpia - Trabalho Completo (sem Capa)

Conteúdo Introdução ............................................................................................................... 2 O que é Entalpia...................................................................................................... 3 Entalpia como conceito científico ............................................................................ 5 Entalpia e variação de Entalpia ............................................................................... 6 Lei de Hess ............................................................................................................. 7 Energia de ligação................................................................................................... 8 Tipos de calores ...................................................................................................... 9 Espontaneidade das reações ................................................................................ 10 Conclusão ............................................................................................................. 12 Bibliografia............................................................................................................. 13

Introdução Este trabalho tem como objetivo apresentar conceitos sobre entalpias, tais como sua unidade de medida, os tipos de calores que uma entalpia pode ter, variação de entalpia, tabelas relacionando valores com substâncias, entre outros, visando um melhor entendimento e objetividade deste fenômeno.

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O que é Entalpia Entalpia é a quantidade de energia contida em uma determinada substância que sofre reação. Ela calcula o calor de um sistema. Mais usado na termodinâmica, baseada em propriedades como pressão e temperatura, esta tenta demonstrar o total de energia interna que um sistema contém. Sua variação está na diferença entre a entalpia dos produtos e a dos reagentes, sendo assim, o calor de uma reação corresponde ao calor liberado ou absorvido em uma reação. No Sistema Internacional de Unidades, sua unidade de medida é o J/mol ou Joule por mol. Esta norma física foi definida por Josiah Willard Gibbs, sua fórmula é a mais usada atualmente para mostrar o conteúdo calorífico de uma substância. Em uma transformação de um dado sistema, a pressão constante, a Entalpia pode ser compreendida como Transformação exotérmica ou Transformação endotérmica. Transformação exotérmica: Transformação associada a liberação de calor para o meio ambiente. Transformação

endotérmica:

Transformação

absorção(retirada) de calor para o meio ambiente.

Exemplos de reações exotérmicas:

•

combustão (queima) do gás butano, C4H10

C4H10(g) + 13/2 O2(g) => 4 CO2(g) + 5H20(g) + calor •

combustão do etanol, C2H60:

C2H60(l) + 3O2(g) => 2 CO2(g) + 3 H2O(g) + calor

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associada

a

Exemplos de reações endotérmicas:

•

decomposição da água em seus elementos:

H20(l) + calor => H2(g) + 1/2 O2(g) •

fotossíntese:

6 CO2(g) + 6 H20(l) + calor => C6H12O6(aq) + 6 O2(g)

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Entalpia como conceito científico Até a segunda metade do século 19, a medição e o cálculo da quantidade de calor, baseava-se na teoria do calórico (Brown, 1950). Desde os trabalhos de Black no século 18, a quantificação do calor estava bem estabelecida: desenvolveram-se aparelhos próprios para a medição de calores latentes e calores específicos, os calorímetros; as quantidades sensíveis do calor eram calculadas por uma expressão:

Q representa o calor, m representa a massa, c representa o calor específico e

representa a variação de temperatura do sistema.

Com a elaboração da termodinâmica, a partir de 1840-1850, a teoria do calórico foi posta de lado e suas equações ficaram sob suspeita de incorreção. Como calcular a quantidade de calor? Estava criado um problema. A estratégia para resolvê-lo foi calcular o calor por intermédio de outras grandezas. Hoje a grandeza conhecida como entalpia foi inicialmente definida por Gibbs, através da expressão:

H = U + PV

U representa a energia interna, p representa a pressão e v o volume.

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Entalpia e variação de Entalpia O calor, como sabemos, é uma forma de energia e, segundo a Lei da Conservação da Energia, ela não pode ser criada e nem destruída, pode apenas ser transformada de uma forma para outra. Cada substância armazena certo conteúdo de calor, que será alterado quando a substância sofrer uma transformação. A liberação de calor pela reação exotérmica significa que o conteúdo total de calor dos produtos á menor que o dos reagentes. Inversamente, a absorção de calor por uma reação endotérmica significa que o conteúdo total de calor armazenado nos produtos é maior que o dos reagentes. A energia armazenada nas substâncias (reagentes ou produtos) dá-se o nome de conteúdo de calor ou entalpia. Esta é usualmente representada pela letra H. Numa reação, a diferença entre as entalpias dos produtos e dos reagentes corresponde à variação de entalpia,

.

Hp é a Entalpia dos produtos e Hr é a Entalpia dos reagentes.

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Lei de Hess Em 1849, o químico Germain Henri Hess, efetuando inúmeras medidas dos calores de reação, verificou que: O calor liberado ou absorvido numa reação química depende apenas dos estados intermediários pelos quais a reação passa. Esta é a lei da atividade dos calores de reação ou lei de Hess. De acordo com essa lei é possível calcular a variação de entalpia de uma reação através da soma algébrica de equações químicas que possuam conhecidos.

Exemplos:

É possível determinar a variação de entalpia da reação de formação do metano, CH4, reação essa que não permite medidas calorimétricas precisas de seu calor de reação por ser lenta e apresentar reações secundárias.

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Energia de ligação É a energia fornecida para romper 1 mol de ligações entre dois átomos e um sistema gasoso, a 25ºC e 1 atm.

Tabela com energias de algumas ligações

Ligação

Energia de ligação kcal/mol de ligações

H-H

104,2

Cl - Cl

57,8

H - Cl

103,0

O=O

118,3

Br - Br

46,1

H - Br

87,5

C-C

83,1

C-H

99,5

C - Cl

78,5

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Tipos de calores A variação da entalpia recebe uma denominação particular da natureza da reação: Calor de combustão ou entalpia de combustão: É

associado à reação

de combustão, no estado padrão, de um mol de uma substância. Calor de dissolução ou entalpia de dissolução: É o

associado a 1 mol

de uma substância em água suficiente para preparar um solução diluída. Calor de neutralização ou entalpia de neutralização: É o

da reação de

neutralização de 1 equivalente-grama de um ácido por 1 equivalente de uma base, ambos na forma de soluções aquosas diluídas.

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Espontaneidade das reações Muitos processos que ocorrem são espontâneos, isto é, quando iniciados completam o processo sem a necessidade de qualquer ajuda externa. A dissolução do sal em água, a queima de carvão são dois exemplos de processos espontâneos. Para se ocorrer um processo espontâneo é necessário que o meio ambiente forneça continuamente energia para o processo. A obtenção de metais é um exemplo de processo não espontâneo. Após a descoberta de que a maioria dos processos espontâneos ocorrem com liberação de energia, levou à idéia de que apenas processos exotérmicos, que ocorriam com diminuição de energia do sistema, eram espontâneos. Para algumas reações isso é verdade; existem, no entanto, processos espontâneos que absorvem calor. Então, além do fator energia, existe um outro fator que influência a espontaneidade de um processo. Este fator chama-se entropia, e é representado pela letra S. A entropia é associada com base na ordem ou à desordem de um sistema. Quanto mais desorganizado o sistema, maior será sua entropia. Exemplos de processos que ocorrem com aumento de entropia: • A evaporação de um líquido: no estado gasoso as moléculas movimentam-se com mais liberdade do que no estado líquido, estão, portanto, mais desorganizadas; Do mesmo modo de entalpia para entropia foi preciso estabelecer a entropia de algumas substâncias, e com isso foi construída uma escala relativa de entropias e algumas substâncias:

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Entropia padrão (cal/mol . K) a 25ºC Ca (g)

9,95

Ag (g)

10,20

CaO (g)

9,5

Br2 (l)

36,4

Hg (l)

18,17

He (gás)

30,13

N2 (gás)

45,7

Metano, CH4 (gás) 44,5

São espontâneos os processos que ocorrem com diminuição de entalpia e aumento de entropia, porém não são espontâneos os processos que ocorrem com aumento de entalpia e diminuição de entropia.

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Conclusão Este trabalho tem como meio de aprendizagem a medição de calores de um sistema através da entalpia. Podemos concluir que entalpia é usada para medir calor de um sistema, ela é a quantidade de energia contida em uma determinada reação que sofre reação, nela pode ocorrer dois tipos de reações Endotérmica e Exotérmica. A reação endotérmica absorve calor do meio ambiente e exotérmica libera calor para o meio ambiente.

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Bibliografia http://netopedia.tripod.com/quimic/termoquimica.htm http://pt.wikipedia.org/wiki/Entalpia http://portaldasabedoria.br.tripod.com/index_arquivos/page0003.htm http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc22/a04.pdf http://mundoeducacao.uol.com.br/quimica/entalpia.htm

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