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Nesse contexto, diz-se que uma reação é
endotérmica quando a a entalpia dos produtos é superior a entalpia dos reagentes, pois há uma absorção de calor na reação. Analogamente, tem-se uma reação exotérmica quando a energia dos reagentes é maior que a energia dos produtos, pois há uma liberação de calor na reação. Logo, está correta a alternativa a). Nesse contexto, diz-se que uma reação é endotérmica quando a a entalpia dos produtos é superior a entalpia dos reagentes, pois há uma absorção de calor na reação. Analogamente, tem-se uma reação exotérmica quando a
energia dos reagentes é maior que a energia dos produtos, pois há uma liberação de calor na reação. Logo, está correta a alternativa a).
Variação de entalpia é uma grandeza física representada pela sigla ΔH (a letra grega Δ significa variação e a letra H representa entalpia) que indica a quantidade de energia absorvida ou liberada por uma reação química.
Reação endotérmica: quando há absorção de energia;
Reação exotérmica: quando há liberação de energia.
Expressão para o cálculo da variação da entalpia
Assim como todas as variações trabalhadas na Física, a variação de entalpia é determinada a partir da subtração entre o resultado final e o inicial. Como o final de uma reação corresponde aos produtos e o início equivale aos reagentes, logo:
ΔH = Produtos - Reagentes
Como toda substância química apresenta uma quantidade específica de energia (entalpia), para calcular a variação da entalpia, é necessário levar em consideração a quantidade energética de cada membro da reação, da seguinte forma:
Reagentes: caso a reação apresente mais de um produto, suas entalpias também devem ser somadas;
Se uma reação apresentar a seguinte equação:
A + 2 B →
A entalpia dos reagentes será dada pela soma da entalpia do reagente A com a soma do dobro da entalpia de B (isso porque existem 2 mol de B na equação).
Hr = HA + 2.HB
Produtos: caso a reação apresente mais de um produto, suas entalpias devem ser somadas;
Se uma reação apresentar a seguinte equação:
A + 2 B → C + 3D
A entalpia dos reagentes será dada pela soma da entalpia do produto C com a soma do triplo da entalpia de D (isso porque existem 3 mol de D na equação).
Hp = HC + 3.HD
Dessa forma, a expressão para calcular a variação da entalpia é dada pela subtração entre a entalpia dos produtos e a entalpia dos reagentes de uma reação química.
ΔH = Hp - Hr
Interpretando o resultado da variação da entalpia
Por se tratar de uma subtração entre as entalpias dos produtos e dos reagentes, o resultado da variação da entalpia pode ser positivo ou negativo.
Negativo: quando a entalpia dos reagentes for maior que a dos produtos.
Hr > Hp
Positivo: quando a entalpia dos produtos for maior que a dos reagentes.
Hp > Hr
A partir do resultado da variação da entalpia, podemos classificar a reação em endotérmica ou exotérmica, segundo o seguinte critério:
Endotérmica: quando o resultado for positivo.
ΔH > 0
Exotérmica: quando o resultado for negativo.
ΔH < 0
Exemplos de como determinar a variação da entalpia de uma reação química
1º Exemplo (UFF-RJ): Considere os valores de entalpia padrão de formação (ΔHof) em KJ.mol-1 a 25 °C, das seguintes substâncias:
CH4(g) = -74,8
CHCl3(l) = - 134,5
HCl(g) = - 92,3
Para a seguinte reação:
CH4(g) + 3Cl2(g) → CHCl3(l) + 3HCl(g)
O ΔHof será:
a) - 151,9 KJ.mol-1
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b) 168,3 KJ.mol-1
c) - 673,2 KJ.mol-1
d) - 336,6 KJ.mol-1
e) 841,5 KJ.mol-1
Para determinar a variação da entalpia dessa reação, devemos realizar os seguintes passos:
1o Passo: Verificar se a equação está balanceada. Caso não esteja, deve ser balanceada.
A equação fornecida pelo exercício está balanceada, assim, temos 1 mol de CH4 e 3 mol de Cl2 nos reagentes, e 1 mol de CHCl3 e 3 mol de HCl nos produtos.
2o Passo: Calcular a quantidade de entalpia dos produtos (Hp), multiplicando a quantidade em mol pela entalpia fornecida e, em seguida, somando os resultados:
Hp = produto CHCl3 + produto HCl
Hp = 1.(-134,5) + 3.(-92,3)
Hp = -134,5 + (-276,9)
Hp = -134,5 – 276,9
Hp = - 411,4 KJ.mol-1
3o Passo: Calcular a quantidade de entalpia dos reagentes (Hr), multiplicando a quantidade em mol pela entalpia fornecida e, em seguida, somando os resultados:
Obs.: Como o Cl2 é uma substância simples, logo, a sua entalpia vale 0.
Hr = reagente CH4 + reagente Cl2
Hr = 1.(-74,8) + 3.(0)
Hr = -74,8 + 0
Hr = -74,8 KJ.mol-1
4o Passo: Calcular a variação de entalpia, utilizando os valores encontrados nos passos anteriores na seguinte expressão:
ΔHof = Hp – Hr
ΔHof = - 411,4 - (-74,8)
ΔHof = -411,4 + 74,8
ΔHof = -336,6 KJ.mol-1
2º Exemplo (UEM-PR): É possível preparar gás oxigênio em laboratório pelo aquecimento cuidadoso de clorato de potássio, de acordo com a reação:
2KClO3(s) → 2KCl(s) + 3O2(g) ΔH= +812 KJ/mol
Supondo-se que a entalpia do KCl(s) vale +486 KJ/Mol e considerando o sistema a 25 ºC e 1 atm, qual é o valor da entalpia padrão do KClO3(s) em KJ/mol?
Para determinar a entalpia de um dos componentes da equação a partir do conhecimento da variação de entalpia, devemos realizar os seguintes passos:
1o Passo: Verificar se a equação está balanceada. Caso não esteja, deve ser balanceada.
A equação fornecida pelo exercício está balanceada, assim, temos 2 mol de KclO3 no reagente, e 2 mol de KCle 3 mol de O2 nos produtos.
2o Passo: Calcular a quantidade de entalpia dos produtos (Hp), multiplicando a quantidade em mol pela entalpia fornecida e, em seguida, somando os resultados:
Obs.: Como o O2 é uma substância simples, logo, a sua entalpia vale 0.
Hp = produto KCl+ produto O2
Hp = 2.(+486) + 3.(0)
Hp = +972 + 0
Hp = 972 KJ.mol-1
3o Passo: Calcular a entalpia do reagente KClO3, utilizando a variação da entalpia, fornecida no enunciado, e a entalpia dos produtos calculada no passo anterior, na expressão a seguir:
ΔHof = Hp – Hr
812= 972 – 2.(Hr)
2Hr = 972– 812
2Hr = 160
Hr = 160
2
Hr = 80 KJ/mol