Processos Endotérmicos e Exotérmicos

No dia a dia das pessoas, diversas reações químicas e procedimentos físicos implicam em trocas de energia no formato de calor. Por exemplo, quando se queima o carvão, existe uma reação química de combustão com emancipação de energia no formato de calor. Em contrapartida, a fotossíntese é uma reação química onde as folhas das plantas captam energia do sol para converter a água e o gás carbônico em oxigênio e glicose.

O ramo da química que analisa essas trocas de calor nas variações de estado físico e nas reações químicas é a Termoquímica.

Há dois tipos de procedimentos, que são eles: endotérmicos e exotérmicos.

Processos Endotérmicos

Os processos endotérmicos são aqueles que acontecem com captação de calor. Dessa forma, as equações químicas que retratam essas reações são demonstradas, normalmente, da seguinte maneira:

REAGENTES + CALOR à PRODUTOS

Ou

REAGENTES à PRODUTOS ?H > 0

Ex:

– Roupa secando no varal: nessa situação, a água evapora quando captam energia solar. Para cada mol de água no estão líquido que muda para o estado gasoso, são captados 44 kJ:

H2O(l) à H2O(g) ?H = + 44 kJ

– Produção de ferro: a fabricação de ferro metálico (Fe(s)) é realizada através da transformação de 1 mol de hematita (Fe2O3), com a captação de 491,5 kJ:

1 Fe2O3(s) + 3 C(s) à 2 Fe(s) + 3 CO(g) ?H = + 491,5 kJ

– Gelo derretendo: para que a água sólida derreta, ele precisa captar uma determinada quantidade de calor, de acordo com a reação:

H2O(s) à H2O(l) ?H = + 7,3 kJ

– Fotossíntese: a reação de fotossíntese que acontece nas plantas também é considerada uma reação endotérmica, uma vez que a planta adquire energia proporcionada pela luz do Sol:

6 CO2 (g) + H2O (l) à C6H12O6 + 6 O2 ?H > 0

– Bolsa de gelo rápida: a percepção de frio que uma bolsa de gelo rápida causa é conseqüência da reação de separação da amônia (NH3), onde são gerados os gases N2e H2. O sistema adquire calor.

2 NH3 (g) à N2 (g) + 3 H2 (g) ?H = + 92,2 kJ

Em todas as situações retratadas anteriormente, pode ser observado dois pontos importantes:

1- o sistema recebe calor e o ambiente se esfria;

2- a alteração da entalpia da reação sempre será positiva (?H > 0), uma vez que acontece captação de calor, a entalpia dos produtos é superior a dos reagentes.

Demais exemplos de procedimentos endotérmicos acontecem em reações químicas, uma vez que as ligações são desfeitas e feitas de forma que os reagentes são consumidos e os produtos reduzidos. Atribui-se a capacidade energética entre íons e átomos. Contudo, para que ocorra a divisão de um composto, precisa ser concedida energia a ele:

Ligação Energia necessária

H – H 435,56 kJ/mol ou 104,2 kcal/mol

Cl – Cl 241,60 kJ/mol ou 57,8 kcal/mol

H – Cl 430,54 kJ/mol ou 103,0 kcal/mol

O = O 494,50 kJ/mol ou 118,3 kcal/mol

Br – Br 192,70 kJ/mol ou 46,1 kcal/mol

H – Br 365,75 kJ/mol ou 87,5 kcal/mol

C – C 347,36 kJ/mol ou 83,1 kcal/mol

C – H 415,91 kJ/mol ou 99,5 kcal/mol

C – Cl 328,13 kJ/mol ou 78,5 kcal/mol

Processos exotérmicos

Os processos exotérmicos são aqueles que acontecem com emancipação de calor. Nessa situação, como se solta calor, a entalpia dos produtos é inferior a dos reagentes, por essa razão a oscilação da entalpia dos processos exotérmicos será sempre negativa:

REAGENTES à PRODUTOS + CALOR

Ou

REAGENTES àPRODUTOS ?H < 0

Ex:

– Bico de Bunsen: nesse instrumento de laboratório acontece a combustão do propano e a emancipação de calor utilizado para esquentar e fazer as demais reações:

1 C3H8 (g) + 5 O2 (g) à3 CO2 (g) + 4 H2O(g) ?H = – 2046 kJ

Em todos os procedimentos de combustão, como a inflamação de combustíveis, queima de papel, madeira, palha de aço, dentre outros, acontece a emancipação de calor, sendo, dessa forma, processos exotérmicos.

– Neve: para que água passe do estado líquido para o sólido, produzindo a neve, é necessário que ocorra a perda de energia, acontecendo a emancipação de 7,3 kJ por mol de água:

H2O(l) à H2O(s) ?H = – 7,3 kJ

– Chuva: para que aconteça a liquefação da água no formato de chuva, ou seja, para que ela passe do estado de vapor para o de liquido, é preciso que ocorra a perda de energia:

H2O(g) à H2O(l) ?H = – 44kJ

– Produção de amônia: na técnica industrial de fabricação de amônia, chamada de Haber-Bosch, feito com base nos gases hidrogênio e nitrogênio, acontece à emancipação de calor:

N2 (g) + 3 H2 (g) à2 NH3 (g) ?H = – 92,2 kJ

Em todas as situações retratadas anteriormente, pode ser observado dois pontos importantes:

1- o sistema dissipa calor e o ambiente esquenta;

2- a alteração da entalpia da reação sempre será negativa (?H < 0), uma vez que acontece emancipação de calor, a entalpia dos produtos é inferior a dos reagentes.