Entalpia nas mudanças de estado físico


As mudanças de estado físico são muito conhecidas pelos estudantes. Os elementos podem ir do estado gasoso para o líquido e do líquido para o sólido, não necessariamente nessa ordem, mas por todos esses estados. Mas em química estudamos também o que chamamos de Entalpia.

De forma geral e prática, a entalpia nada mais é do que o sistema química no qual denominamos a energia total como entalpia, que na física é encontrada pela letra maiúscula H. A importância da Entalpia para a química está no calor que as reações produzem todas as vezes em que sofrem uma mudança de estado físico. Isso porque cada mol de substância possui sua própria energia total, do mesmo modo que cada um possui suas próprias características.

Portanto, podemos definir como entalpia o conteúdo de energia que uma substância produz. O problema é que de forma prática a medida dessa entalpia não pode ser encontrada, mas a sua variação sim. Com isso, a variação de entalpia é na verdade toda a energia que foi liberada durante o processo de mudanças de estado físico pelo qual uma substância passou.

mudanças de estado físico

A variação de entalpia nas mudanças de estado físico

Existe uma fórmula com a qual podemos trabalhar na hora de encontrar essa variação de entalpia que ocorre durante o processo de mudança de estado física, sendo ela:

H = HFINAL – HINICIAL

Isso acontece porque em todos os processos de mudanças de estado físico existe um ganho ou uma perda de energia. Com isso, essa variação de energia, que é perdida ou ganhada pode ser calculada, encontrada e denominada como entalpia.

Para exemplificar como isso acontece vamos analisar as variações de entalpia que acontecem nas mudanças de estado físico da água, ou seja, da molécula de H2O.

Entalpia nas mudanças de estado físico da água

1. Fusão
Toda vez que nós pegamos um cubo de gelo e queremos que esse cubo passe do estado físico sólido para o estado físico líquido é preciso que aconteça uma fusão. Nesse processo o cubo de gelo precisa receber uma quantidade de energia X para que ele possa chegar ao estado líquido. Isso acontece porque na hora em que você retira a água no estado sólido do seu congelador e o colocar do lado de fora, em cima da pia ocorrerá uma troca de calor com o meio ambiente, fazendo com que o cubo de gelo comece a derreter.

Dissemos que esse processo sofre uma absorção de calor devido às ligações intermoleculares da água no estado sólido serem mais enérgicas do que as ligações intermoleculares das moléculas de água em estado líquido. O processo endotérmico precisa, então, fornecer energia para que essas ligações fiquem mais fracas e o gelo possa derreter.

No entanto de quanto deverá ser a variação de entalpia necessária para que a água passe do estado sólido para o líquido. Para conseguir responder a essa pergunta, é preciso ter em mente a variação da entalpia tanto no estado líquido quanto no sólido para assim encontrar a diferença.

É preciso observar que toda a energia que é liberada quando existe o processo de formação da água líquida no estado sólido é maior do que o processo inverso, isso porque a água precisa absorver mais energia.

Sabemos também que o padrão das entalpias em substâncias como o Hidrogênio e o Oxigênio tem valor igual a zero, o que permite que possamos concluir que esses valores de entalpias sejam os mesmos de seus produtos.

Podemos dizer então que o calor de fusão ou a entalpia, nada mais é do que a energia que se precisa para provocar a mudança de estado físico (para 1 mol de água sólida) é igual a 7 kJ.

2. Solidificação

Quando acontece o inverso desse processo, ou seja, de água líquida para água sólida, ou processo de solidificação, é preciso que a água perca energia. Isso acontece no processo de formação de neve e é chamado de processo exotérmico.

Com isso conseguimos concluir que o calor de solidificação ou entalpia é, na verdade, a quantidade de energia perdida, fazendo assim com que 1 mol de água saia do estado sólido e vá para o estado líquido. O valor de entalpia necessário é igual é – 7 kJ.

3. Vaporização

Outra mudança de estado físico que pode acontecer com a água é aquela na qual a água passa de líquida para o vapor. É necessário que haja a absorção de energia para que assim as ligações intermoleculares possam ser quebradas entre as moléculas. Isso porque no estado gasoso as moléculas ficam mais afastadas do que quando estão no estado líquido.

Com isso dizemos que o processo de vaporização nada mais é do que um processo endotérmico. Concluindo, então, que o calor de vaporização ou entalpia é a quantidade de energia precisa é igual a 44 kJ (isso para 1 mol de água).

4. Liquefação

Para que aconteça essa mudança de estado físico é preciso que se perca energia, para assim se transformar em estado líquido. Por isso, esse é um processo exotérmico. Desse modo o calor de liquefação ou entalpia pata 1 mol de água é igual a – 44 kJ.