Prof . Mat eus Andrade
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Termoquímica, Notas de estudo de Engenharia de Produção
Resumo sober termoquímica
Tipologia: Notas de estudo
Antes de 2010
1 / 32
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Prof. Mat eus Andrade
Prof. Mat eus Andrade
A
T e r m o q u ím i c a t e m c o m o
o b j e t i v o o e s t u d o d a s v a r i a ç õ e sd e e n e r g i a q u e a c o m p a n h a m a s
r e a ç õ e s q u ím i c a s.
N ã o h á r e a ç ã o q u ím i c a q u e
o c o r r a s e m v a r i a ç ã o d e e n e r g i a!
A e n e r g i a é c o n s e r v a t i v a. N ã o p o d e s e r c r i a d a
o u d e s t r u íd a. A p e n a s t r a n s f o r m a d a!
Prof. Mat eus Andrade
Em f u n ç ã o d a e n e r g i a e n v o l v i d a a s
r e a ç õ e s p o d e m s e r d e d o i s t i p o s :
I
- Ex o t é r m i c a s : l i b e r a m e n e r g i a.
- p r o c e s s o s d e c o m b u s t ã o , r e s p i r a ç ã o a n i m a l.
I I -
En d o t é r m i c a s : a b s o r v e m e n e r g i a.
- f o t o s s ín t e s e , c o zi m e n t o d o s a l i m e n t o s.
Cl a s s i f i c a ç ã o d a s r e a ç õ e s t e r m o q u ím i c a s
Prof. Mat eus Andrade
Re p r e s e n t a ç õ e s g r á f i c a s (1 )
Co m b u s t ã o d o e t a n o l - e x o t é r m i c a
H
2
< H
1
D
H = H
2
- H
1
D
H
<
0
CA L OR L I B ERA DO
Prof. Mat eus Andrade
Co m o p o d e s e r m e d i d o o c a l o r d e r e a ç ã o?
Pa r a r e a ç õ e s e m m e i o a q u o s o (
e x .: n e u t r a l i za ç õ e s
)u t i l i za -
s e u m
c a l o r ím e t r o
, q u e n a d a m a i s é d o q u e u m a g a r r a f a
t é r m i c a (f i g u r a 1 ). Pa r a r e a ç õ e s d e c o m b u s t ã o u t i l i za -s e
u m a
b o m b a c a l o r i m é t r i c a
(f i g u r a 2 ).
f i g u r a 1 - c a l o r ím e t r o
f i g u r a 2 - b o m b a c a l o r i m é t r i c a
N o s d o i s c a s o s o c a l o r é t r a n s f e r i d o
p a r a u m a m a s s a d e á g u a e o b t i d o a
p a r t i r d a e x p r e s s ã o
Q = m. c.
D
T
Prof. Mat eus Andrade
Eq u a ç õ e s t e r m o q u ím i c a s (
r e q u i s i t o s
)
- Eq u a ç ã o q u ím i c a a j u s t a d a.
D
H
0
En t a l p i a
p a d r ã o : m e d i d a à 2 5
(^0)
C e 1 a t m.
- I n d i c a ç ã o d a s c o n d i ç õ e s d e p r e s s ã o e
t e m p e r a t u r a e m q u e f o i m e d i d o o
D
H.
- I n d i c a ç ã o d a e n t a l p i a m o l a r , i s t o é , p o r m o l
d e
p r o d u t o f o r m a d o
o u
r e a g e n t e c o n s u m i d o
.
- I n d i c a ç ã o d o s e s t a d o s f ís i c o s e a l o t r ó p i c o s
(
q u a n d o f o r o c a s o
) d o s c o m p o n e n t e s.
Prof. Mat eus Andrade
Es t a d o s a l o t r ó p i c o s m a i s c o m u n s
Fó s f o r o
Ox i g ê n i o
V e r m e l h o
O
2
O
3
(o zô n i o )
B r a n c o
Prof. Mat eus Andrade
T i p o s d e En t a l p i a s
o u Ca l o r e s d e Re a ç ã o
1. En t a l p i a d e M u d a n ç a d e Fa s e .2. En t a l p i a o u Ca l o r d e Fo r m a ç ã o .3. En t a l p i a o u Ca l o r d e De c o m p o s i ç ã o .4. En t a l p i a d e Co m b u s t ã o .5. En t a l p i a d e Di s s o l u ç ã o .6. En t a l p i a d e N e u t r a l i za ç ã o .7. En t a l p i a o u En e r g i a d e L i g a ç ã o.
Prof. Mat eus Andrade
En t a l p i a
d e Fo r m a ç ã o (
D
H
f
Co r r e s p o n d e à e n e r g i a e n v o l v i d a n a
f o r m a ç ã o
d e u m m o l d e s u b s t â n c i a a p a r t i r d e
s u b s t â n c i a s s i m p l e s , n o e s t a d o a l o t r ó p i c o
m a i s c o m u m.
Ex e m p l o s
H
2(g )
+ 1 /2 O
2 (g)
H
2
O
(l )
D
H
f
= - 2 8 5 ,5 k J /m o l
C
(g r a fi t e)
+ O
2 (g )
CO
2 (g )
D
H
f
= - 3 9 3 ,3 k J /m o l
1 /2 N
2(g )
+ 1 /2 O
2 (g )
N O
(g )
D
H
f
= + 4 5 ,9 k J /m o l
En t a l p i a
d e f o r m a ç ã o d e s u b s t â n c i a s s i m p l e s é n u l a!
Prof. Mat eus Andrade
En t a l p i a
d e De c o m p o s i ç ã o
Po d e s e r c o n s i d e r a d a c o m o a e n t a l p i a
i n v e r s a à d e f o r m a ç ã o d e u m a
s u b s t â n c i a.
Ex e m p l o s
H
2
O
(l
H
2 (g)
+ 1 /2 O
2 (g )
)
D
H = + 2 8 5 ,5 k J /m o l
CO
2 (g )
C
(g r a fi t e )
+ O
2 (g )
D
H = + 3 9 3 ,3 k J /m o l
N O
(g )
1 /2 N
2(g )
+ 1 /2 O
2 (g )
D
H = - 4 5 ,9 k J /m o l
Ob s e r v e q u e a o i n v e r t e r a e q u a ç ã o a v a r i a ç ã o d e
e n t a l p i a t r o c a d e s i n a l a l g é b r i c o!
Prof. Mat eus Andrade
Co m b u s t ã o c o m p l e t a
CH A M A A Z U L
CH
4
- 2 O
2
√
CO
2
H
2
O
D
H = - 8 8 9 ,5 k J /m o l
C
3
H
8
- 5 O
2
√
3 CO
2
- 4 H
2
O
D
H = - 1 .4 0 0 k J /m o l
N a c o m b u s t ã o i n c o m p l e t a
a c h a m a é
a l a r a n j a d a
.
A c o m b u s t ã o d o C t a m b é m é
a f o r m a ç ã o d o CO
2
!
A c o m b u s t ã o i n c o m p l e t a o r i g i n a
m e n o r c a l o r l i b e r a d o d o q u e a
c o m b u s t ã o c o m p l e t a.
Prof. Mat eus Andrade
En t a l p i a
d e Di s s o l u ç ã o
Co r r e s p o n d e a o c a l o r l i b e r a d o o u a b s o r v i d o
n a d i s s o l u ç ã o (
à s v e ze s s e g u i d a d e
d i s s o c i a ç ã o
) d e 1 m o l
d e s u b s t â n c i a d e t a l
m o d o q u e p e l a a d i ç ã o d e q u a n t i d a d e s
c r e s c e n t e s d e á g u a , s e j a a l c a n ç a d o u m
l i m i t e a p a r t i r d o q u a l n ã o h á m a i s l i b e r a ç ã o
o u a b s o r ç ã o d e c a l o r.
Ex e m p l o s
H
2
SO
4 (l )
a q
(2 m o l s )
H
2
SO
4 (a q )
D
H = - 2 8 ,0 k J /m o l
H
2
SO
4 (l )
a q
(1 0 0 m ol s )
H
2
SO
4 (a q )
D
H =
- 8 4 ,4 k J /m o l
N H
4
N O
3 (s )
a q
N H
4
N O
3
(a q )
D
H =
- 2 6 ,3 k J /m o l
Prof. Mat eus Andrade
En t a l p i a
o u En e r g i a d e L i g a ç ã o
É a q u a n t i d a d e d e c a l o r a b s o r v i d a n a
q u e b r a d e
6 ,0 2 .1 0
2 3
l i g a ç õ e s d e
d e t e r m i n a d a e s p é c i e , s u p o n d o a s
s u b s t â n c i a s n o e s t a d o g a s o s o , à 2 5
(^0)
C.
A q u e b r a d e l i g a ç õ e s é s e m p r e u m p r o c e s s o
e n d o t é r m i c o
e n q u a n t o a f o r m a ç ã o d e
l i g a ç õ e s s e r á s e m p r e
e x o t é r m i c o
.
N o s r e a g e n t e s s e m p r e o c o r r e r á
q u e b r a
d e
l i g a ç õ e s
(
D
H > 0 )
e n o s p r o d u t o s o c o r r e r á
f o r m a
ç ã o
d e l i g a
ç õ e s
(
D
H < 0 )
.
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