Equação Termoquímica,Calores de Reação e Energia de Liberação


As reações químicas devem ser bem representadas, indicando todos os fatores que alteram o AH (calor da reação). Equação termoquímica é a forma correta de representar uma reação química e o calor envolvido na mesma.

As condições são:
estado físico dos reagentes/produtos.
variação do AH.
temperatura.
pressão.

Equação Termoquímica

Observação: em muitas reações em que a temperatura e a pressão não aparecer, considera-se estar a 25°C e l atm. Exemplos: CH4(g)+ 2O2(g)-> C02(g)+ 2H20(g)AH = -212,0 kcal/mol (25°C e l atm) H,,., + 1/2 O,,.., -> H20(f) AH = -68,5    kcal/mol (25°C e l atm).

CALORES DE REAÇÃO (ENTALPIAS)

Esta é a denominação genérica da variação de entalpia observada em uma reação química. Dentre os calores existentes, os principais casos particulares de entalpias de reações, serão abordados a seguir.

Calor de formação (AH de formação)

É o calor liberado ou absorvido na formação de um mol de produto, partindo-se de substâncias simples ou alótropos mais estáveis. Exemplos: 3H2(g)+02(g) – AH = -393,5 kJ/mol AH = -285,8 kJ/mol AH = -277,6 kJ/mol AH = +90,4 kJ/mol.

Vamos analisar a equação química que representa o AH de formação do C02. Existem outras maneiras de representação de uma equação termoquímica, como, por exemplo, inserir o “calor” como um componente da reação. Note que a reação é exotérmica liberando 68,5 kcal a qual irá participar dos produtos por ser “calor” liberado dos reagentes.

A indicação representa que o calor dos reagentes é maior que os produtos e para que tal processo se realize é necessário liberar (retirar) 68,5 kcal dos reagentes. De acordo com a reação analisada, representa-se o AH de formação do CO2(g) como a própria entalpia do CO2(g).

Energia de ligação

É o calor liberado na combustão completa de um mol de uma substância no estado padrão. E a energia absorvida na quebra de um mol de uma determinada ligação química de urna substância, supondo no estado gasoso, a 25°C e l atm. A quebra de ligação é um processo endotérmico, portanto AH é sempre positivo, como mostra o exemplo: AH = +104,2 kcal/mol AH = +119,1 kcal/mol.

Observação: Note que nos exemplos citados existem reações que poderiam ser classificadas ao mesmo tempo de AH de combustão ou AH de formação, onde a melhor interpretação seria:
“A combustão de l mol de C(grafite), obtendo produtos ou a formação de um mol de CO2, partindo-se das substâncias simples e alótropos mais estáveis”.
“A combustão de l mol de H2 obtendo produtos ou a formação de um mol de H2O(f), partindo-se das substâncias simples ou alótropos mais estáveis”.

Calor de neutralização

É o calor liberado na neutralização de um equivalente-grama de um ácido por um equivalente-grama de uma base, estando todas as substâncias em diluição total ou infinita.

Observação: Quando o ácido e a base são fortes, estarão em água 100% ionizados (dissociados) e a entalpia de neutralização é constante, valendo aproximadamente 13,8 kcal/eq. Quando o ácido e a base não forem fortes, estes não estarão 100% ionizados e o calor liberado será menor, pois parte da energia liberada é gasta na dissociação. É o que ocorreu no terceiro caso dos exemplos.

4- C 4- H ou CH4(g) -» C(g) + 4H(g)AH = +395,2 kcal*

* Observe que esta quantidade de calor foi necessária para a quebra de 4 ligações C — H, portanto, iremos gastar 395,2 + 4 = 98,8 kcal por mol de ligação C — H. Através deste método podemos calcular a energia total necessária para romper completamente qualquer molécula. Observe abaixo alguns valores da energia de ligação.

ENERGIA DE LIGAÇÃO (kcal/mol)

Através da quebra das ligações, temos:
5 ligações C — H = 5 x 98,8 kcal =  494 kcal
l ligação   C — C = l x 83,2 kcal =  83,2 kcal
l ligação   C — O = l x 85,5 kcal =  85,5 kcal
l ligação   O — H = l x 110,6 kcal =  110.6 kcal
Total = 773,30 kcal/mol
O valor 773,30 kcal/mol é o calor que devemos gastar para quebrar completamente l mol de moléculas de álcool etílico. Podemos concluir que as energias de ligação permitem calcular as variações de entalpia de outras ligações químicas.
Química

A determinação do AH de uma reação termoquímica pode ser realizada de algumas formas práticas como:

a) a partir das entalpias de formação das substâncias.
b) a partir da Lei de Hess. Na inversão de uma reação, muda-se o sinal do AH, assim como, se multiplicarmos uma equação termoquímica por um fator, o AH também é multiplicado pelo mesmo fator.
c) a partir das energias de ligação. Energia de ligação é o calor absorvido para quebrar um mol de ligações no estado gasoso a 25°C e l atrn

Observação:
as quantidades consumidas ou produzidas geralmente são expressas em mol/f, indicadas por um colchetes ([A], [B], [C] …. etc.). É comum expressar a velocidade, em variação de massas, número de móis, ou pressões parciais (em caso dos gases) por unidade de tempo. Então, para uma reação qualquer, temos:
Vm    =   velocidade média da reação.
An    =   variação do número de móis dos componentes.
At    =   variação de tempo gasto.