A entalpia e as reações endotérmicas e exotérmicas

Reação de oxi-redução - Fogo

A entalpia e as reações endotérmicas e exotérmicas fazem parte da Termoquímica que estuda os processos físicos cujas reações químicas envolvem troca de calor. Podemos dividir a termoquímica em dois processos:

  • Endotérmicos que são aqueles envolvem a absorção de calor;
  • Exotérmicos envolve a liberação de calor.

Por exemplo, a combustão da madeira em uma fogueira libera energia na forma de calor e, portanto, é uma reação exotérmica.

Quimicamente como a energia observada na queima da madeira foi liberada?

Na verdade, em toda a matéria existe uma certa quantidade de energia. Observações experimentais mostram que não se cria a energia  e nem se perde; ou seja, a energia, sobretudo, se conserva. Sendo assim, qualquer energia perdida pela matéria ou sistema passa para a vizinhanças e vice-versa. Considera-se asta observação como fundamental; ou seja, a primeira lei da termodinâmica, ou, então, lei da conservação da energia.

Em princípio, existe uma energia contida nos componentes da madeira (reagentes) e, quando ela queima indica que houve uma transformação química (formação de produtos). Além disso, o calor observado é por causa de uma energia sendo liberada para a atmosfera. Em termos químicos, podemos dizer que cada substância possui uma energia interna, chamada de entalpia (simbolizado com a letra H maiúscula).

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Sabendo disso, podemos definir que a entalpia de uma reação pode ser expressa da seguinte forma:

ΔH = HProdutos – Hreagentes

Se o valor dessa equação for negativo, isso significa que a reação ocorre com a liberação de calor chama-se exotérmica; ou seja ΔH < 0. Por outro lado, se o valor de ΔH for positivo, a reação chama-se endotérmica e o ΔH > 0

Por exemplo, a queima do carvão libera 393 kJ de energia na forma de calor, assim o valor da variação da entalpia nessa reação é dado por: ΔH = -393 kJ.

C(s) + O2(g) → CO2(g)

Já a reação de decomposição da água absorve, sobretudo, calor e sua variação de entalpia é positiva (ΔH = +285,5 kJ):

H2O(l) → H2(g) + ½ O2(g)

Considera-se como outro ponto importante a dependência da ΔH de uma série de fatores, por exemplo, temperatura, pressão, estado físico e número de mol. Por isso, estabeleceu-se condições padrão (Ho) e, com isso, determinou-se os valores de entalpia de uma série de substâncias.

Condições padrão: pressão de 1 atm e temperatura de 25 ºC.

Quando todos os reagentes e produtos de uma reação estão no seu estado padrão, a variação de entalpia será chamada variação de entalpia padrão (ΔHo).

Existem vários tipos de entalpia, dependendo dos vários tipos de reações e mudanças de estado físicos são:

  • Mudança de Estado Físico: energia necessária para que 1 mol de substância, nas condições padrão de temperatura e pressão, mude de estado físico e inclui entalpia de vaporização, entalpia de fusão, entalpia de liquefação e entalpia de solidificação;
  • Formação: calor liberado ou absorvido na formação de 1 mol de uma substância a partir de seus elementos constituintes, que são substâncias simples, no estado padrão, com a entalpia igual a zero;
  • Combustão: energia liberada na combustão completa de 1 mol de uma substância no estado padrão;
  • Neutralização: é a energia liberada na forma de calor, na reação entre 1 mol de H+(aq) e 1 mol de OH(aq), fornecidos respectivamente por um ácido e uma base fortes, para a formação de 1 mol de água;
  • Solução: é a soma da entalpia reticular (absorve energia) e da entalpia de hidratação (libera energia). Ocorre quando se dissolve um soluto na água, gerando uma solução.

Fonte:

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