Todas as reações químicas e bioquímicas liberam ou absorvem energia do ambiente de alguma forma. Os processos que liberam calor são denominados exotérmicos e nos transmitem sensação de aquecimento. É o caso, por exemplo, das combustões. Por outro lado, a sensação de frio que sentimos ao sair de um banho, ou quando pegamos um cubo de gelo, está associada a processos endotérmicos. Tais processos – evaporação e fusão da água – absorvem calor
do ambiente e isso pode ser percebido pelo nosso corpo. Reações exotérmicas A
temperatura final dos produtos é maior que a temperatura inicial dos reagentes. O esquema de uma reação exotérmica pode ser representado da seguinte forma: Reações endotérmicas As reações endotérmicas têm como característica possuírem balanço energético positivo quando é comparado a energia entálpica dos produtos em relação aos reagentes. Assim, a variação dessa energia (variação de entalpia) possui sinal positivo (+ΔH) e indica que houve mais absorção de energia do meio externo que liberação. Ambas em forma de calor. Como consequência, a temperatura dos produtos finais é menor que a dos reagentes.  Continua após a publicidade Você sabia que as reações químicas podem liberar energia, e inclusive gerar calor? E que as transformações de estado físico estão relacionadas com o trânsito de energia entre diferentes entidades físicas e químicas? Para entender esses fenômenos, existe um ramo científico chamado de termoquímica, que aparece no Enem e vestibulares. Para te ajudar a entender essas relações, a Coruja reuniu as principais informações termoquímicas que podem aparecer em questões de prova e construiu este artigo. Ao final, encontre a resolução de um exercício sobre o tema, que pode te ajudar na construção do raciocínio durante seu vestibular. Confira a seguir!
O que é termoquímica?A termoquímica estuda as relações energéticas e físico-químicas existentes nas transformações de substâncias. Isso porque as reações químicas e físicas estão sujeitas às variações de energia entre os produtos, os reagentes e o meio. Na classificação, existem dois principais tipos de reações termoquímicas:
Na construção do conhecimento termoquímico, é importante saber a definição de calor e as regras de transferência de energia: calor é a energia térmica em trânsito em um meio ou em um sistema físico-químico. Para que isso aconteça, a energia térmica é transferida do corpo de maior temperatura para aquele de menor temperatura. Por exemplo, ao colocarmos um cubo de gelo em um copo com água em temperatura ambiente, observamos que a água líquida (mais quente) transfere seu calor para o gelo, que derrete. A entalpia (H) é a grandeza responsável por mensurar a quantidade de energia em um sistema físico-químico. A variação de entalpia entre produtos e reagentes permite definir se uma reação é endotérmica ou exotérmica, entenda melhor nos tópicos seguintes. Variação de Entalpia= Entalpia dos produtos – Entalpia dos reagentes ∆H= H produtos – H reagentes Os processos físico-químicos que liberam calor e energia térmica são chamados de exotérmicos. Em uma representação esquemática: reagentes ➡ produtos + energia O principal exemplo de reações químicas exotérmicas são as reações de combustão, ou seja, toda combustão libera energia. Esse tipo de reação envolve um combustível (que na maioria das vezes, é o oxigênio) e um material comburente (que será queimado). Em um carro, por exemplo, a gasolina reage com o oxigênio, liberando gás carbônico, água e grande quantidade de energia, que permite a movimentação do motor automotivo. Como na reação esquematizada abaixo: 2 C8H18 + 25 O2 ➡ 18 H2O + 16 CO2 + energia Ao considerar a fórmula da variação de entalpia, é possível observar que, em reações exotérmicas, a energia dos produtos químicos é menor que a dos reagentes e, por isso, ∆H<0. Reações endotérmicasPor sua vez, as reações endotérmicas são aquelas que absorvem energia do meio para que aconteçam. Em termos esquemáticos: reagentes + energia ➡ produtos Nas situações em que um material recebe calor de outro, ocorre uma absorção de energia e a variação de entalpia é positiva (∆H>0). Ou seja, a energia utilizada na formação dos produtos é maior do que a fornecida pelos reagentes. O exemplo supracitado com a pedra de gelo no copo de água representa um sistema endotérmico. O cozimento dos alimentos, a absorção de energia pela fotossíntese, além das mudanças de estado em que a temperatura do corpo aumenta são alguns modelos que podem ser citados. Como você pode ver na figura abaixo, a mudança de estado físico pode representar processos endotérmicos: Lei de HessA lei de Hess versa sobre a variação de entalpia em uma série de reações químicas. Ela diz que quando uma transformação química ocorre a partir de várias etapas diferentes, só importam os valores finais e iniciais de cada reação. Veja um exemplo, adaptado da questão da FGV: Busca-se a variação de entalpia da transformação principal, que é: 1 CO (g) + ½ O2 (g) → 1 CO2 (g) ∆H = ? De forma que as etapas químicas são: C(grafita) + ½ O2 (g) → CO(g) ∆H1 = -26,4 kcal C(grafita) + O2 (g) → CO2 (g) ∆H2 = -94,1 kcal Para encontrar o ∆H, é necessário manipular a ordem dos produtos e reagentes nas etapas. (I) Como o CO é um reagente da transformação principal, é necessário inverter a primeira reação e seu ∆H1: CO(g) → C(grafita) + ½ O2 (g) ∆H’1 = + 26,4 kcal (I) Considerando que CO2 é produto da transformação principal, percebe-se que ela deve manter seu sentido original: C(grafita) + O2 (g) → CO2 (g) ∆H2 = -94,1 kcal (III) Para finalizar esses cálculos, é importante somar as etapas e conferir se elas resultam na reação principal: A partir das informações esquematizadas na figura, obtém-se as seguinte reação global: 1 CO (g) + ½ O2 (g) → 1 CO2 (g) Por fim, o cálculo da variação de entalpia dessa reação é dado pela simples soma entre ∆H’1e ∆H2. 1 CO (g) + ½ O2 (g) → 1 CO2 (g) ∆H = ? ∆H = ∆H’1 + ∆H2 ∆H = + 26,4 + (- 94,1) ∆H = – 67,7 kcal Observa-se portanto, que com a variação de entalpia das etapas é possível chegar a variação de entalpia de uma reação química global. No caso estudado, o processo é exotérmico e libera energia, uma vez que ∆H<0. Questão de termoquímicaDepois de entender o raciocínio termoquímico com o exemplo anterior, treine sua lógica resolvendo a questão a seguir. Ao final, confira sua resposta com aquela proposta pelo Estratégia Vestibulares. UNESP 2011 Diariamente podemos observar que reações químicas e fenômenos físicos implicam em variações de energia. Analise cada um dos seguintes processos, sob pressão atmosférica. I. A combustão completa do metano (CH4) produzindo CO2 e H2O. II. O derretimento de um iceberg. III. O impacto de um tijolo no solo ao cair de uma altura h. Em relação aos processos analisados, pode-se afirmar que: a) I é
exotérmico, II e III são endotérmicos. As combustões são processos que liberam calor, com variação de entalpia negativa e classificadas como exotérmicas. Ou seja, I é exotérmico. Com essas informações, sabe-se que a alternativa correta é a letra B. Assista uma aula grátis de termoquímicaQuer revisar os tópicos mais importantes de termoquímica? Veja essa aula gratuita do Estratégia Vestibulares, que aborda esse assunto de maneira objetiva e didática. Quer estudar para o Enem e não sabe por onde começar? Conheça os cursos do Estratégia Vestibulares. Com eles você tem acesso a aulas, materiais e simulados exclusivos. Para provar seu conhecimento sobre química, clique no banner abaixo e acesse nosso Banco de Questões completo, com mais de 250 mil perguntas com resolução! Veja também:
Quando a entalpia dos produtos é menor que a dos reagentes temos uma reação?Numa reação exotérmica – aquela que libera calor –, a entalpia dos produtos (Hp) é menor que a dos reagentes (Hr).
Quando a energia dos reagentes é maior que a dos produtos?A energia dos reagentes é maior que a dos produtos.
Neste caso os reagentes terão de liberar energia para se transformar em produtos. A absorção e a liberação de energia normalmente ocorrem acompanhadas de absorção ou liberação de calor.
Quando a entalpia dos produtos é menor?Gráfico de reação exotérmica: Nos gráficos de entalpia para reações exotérmicas, percebe-se que a quantidade de entalpia dos produtos é menor que a dos reagentes, indicando que a variação ao longo da reação é negativa. Assim, sendo ΔH < 0, podemos dizer que o processo químico ocorreu com liberação de calor.
Quanto menor a energia de ativação menor a velocidade da reação?Assim, quanto maior a energia de ativação, mais difícil será para que a reação ocorra e, consequentemente, ela se dará de forma mais lenta. O contrário também é verdadeiro, reações com uma menor energia de ativação ocorrem com maior velocidade.
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Quando a energia de produtos e menor que a dos reagentes a reação e?
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