Termoquímica: Entendendo a entalpia e seus cálculos

Oi, meus apaixonados por conhecimento! Tudo beleza? Desculpe a demora em postar, mas esta semana estou de volta pra continuarmos tratando do tema “termoquímica”.

No post anterior, fizemos alguns exercícios que focavam na classificação dos fenômenos em exotérmicos (liberam calor) ou endotérmicos (absorvem calor), físicos (não há formação de nova(s) substância(s)) ou químicos (há formação de nova(s) substância(s)). Tenho certeza que vocês já estão “tinindo” no assunto!! Agora nós vamos continuar o assunto trabalhando o conceito de Entalpia.

Definição de entalpia

Vamos dizer, a princípio, que a entalpia é uma ferramenta matemática com a qual podemos medir a energia, em forma de calor, cedida ou absorvida por um sistema que encontra-se sob pressão constante. Mas, pera lá, deixa eu tentar explicar isso melhor pra ficar um pouco mais claro. A energia interna de um sistema (U) é a soma de todas as formas de energia existentes neste. Seriam estas as energias do movimento (rotacional, vibracional e translacional), que chamamos de energia cinética, e as energias relacionadas à interação eletrostática entre cargas, como entre núcleo e elétron, entre átomos de uma mesma molécula (intramolecular), e entre moléculas (intermolecular) ou íons, que chamamos de energia potencial. A entalpia (H) seria de certa maneira, a medida do valor da energia interna do sistema, somando-se a alguns outros fatores (em seu cálculo também entrem a pressão e volume do sistema).

 energia interna (U) = energia potencial + energia cinética

Entalpia(H):    H = U + p V , sendo: U- energia interna do sistema, V- volume do sistema; p -pressão do sistema

Quando ocorre a quebra de uma ligação química, por exemplo, deve haver um aumento na energia potencial do sistema para que seja possível haver esta quebra (assim como você precisa fazer força -usar energia-  para separar dois ímãs que se atraem). Essa energia a mais necessária é retirada  da energia de movimento das moléculas ou átomos que constituem o sistema (energia cinética). Então essa energia cinética é convertida em energia potencial para quebrar as ligações. Ao mesmo tempo, durante a formação das novas ligações químicas (devido ao rearranjo molecular, que já mostramos em post anterior) há liberação de energia devido à maior estabilidade gerada (ocorre uma diminuição na energia potencial), e esta energia potencial (liberada) é convertida em energia cinética, aumentando o movimento vibracional dos átomos e/ou moléculas constituintes do sistema.

Se ao final do processo:

a energia liberada (para formar as ligações) for maior do que a absorvida (para quebrar as ligações), teremos no montante um aumento da energia cinética do sistema (moléculas mais agitadas). Como a temperatura representa uma medida do grau de agitação das moléculas, moléculas mais agitadas indicam um aumento na temperatura do sistema e esta energia é transferida na forma de calor para o meio até sistema e meio entrarem em equilíbrio térmico, ou seja, o sistema LIBERA  ENERGIA NA FORMA DE CALOR PARA O MEIO (OU A VIZINHANÇA).

a energia liberada (para formar as ligações) for menor do que a absorvida (para quebrar as ligações), teremos no montante uma diminuição na energia cinética do sistema (moléculas menos agitadas). Neste caso, a temperatura do sistema diminui e, para entrar em equilíbrio térmico com o meio, o sistema absorve energia do meio (OU DA VIZINHANÇA) na forma de calor. 

Este calor absorvido (do meio para o sistema) ou liberado (do sistema para o meio) nada mais é do que a variação de entalpia ocorrida no sistema durante o processo, POIS ELE NOS DÁ A VARIAÇÃO DE ENERGIA ENTRE SISTEMA FINAL E INICIAL (considerando-se a pressão constante e as alterações de volume do sistema). Então normalmente trabalhamos com a variação de entalpia para chegar à entalpia de reagentes e produtos, ou então temos o valor destes para chegarmos à variação de entalpia e ao calor trocado entre sistema e vizinhança.

Cálculo da variação de entalpia

Se soubermos o valor de entalpia do sistema inicial e do sistema final de uma transformação, podemos calcular a variação de energia envolvida no processo na forma de calor e dizer se a tarnssformaçã é endotérmica ou exotérmica. O cálculo da variação de entalpia (ΔH) pode ser feito por:                 ΔH = Hp – Hr , sendo:

                                             Hp a entalpia dos produtos e Hr a entalpia dos reagentes

Se a entalpia dos produtos é maior do que a entalpia dos reagentes  a VARIAÇÃO DE ENTALPIA (ΔH = Hp – Hr) será MAIOR DO QUE ZERO, o que indica que o sistema ABSORVEU ENERGIA NA FORMA DE CALOR:

Se a entalpia dos produtos é menor que a entalpia dos reagentes,  a VARIAÇÃO DE ENTALPIA (ΔH = Hp – Hr) será MENOR DO QUE ZERO, o que indica que o sistema LIBEROU ENERGIA NA FORMA DE CALOR :

Eu sei que assim só falando parece difícil, mas com um exemplo vocês vão ver que é sussa calcular, pera lá!!

Cada participante da reação (reagentes ou produtos) têm sua própria entalpia. Se a gente tiver uma reação em que A (Ha= 30 kcal)  e B (Hb = 22,5 kcal) reagem originando C (Hc= 15 kcal) e D (Hd= 33 kcal) como produtos e queremos saber a variação de entalpia da reação é só fazermos:

 

E se seguirmos a reação no sentido contrário? Ou seja, se D e C reagirem originando A e B:

 

 

Observem que a energia liberada na primeira reação é a mesma absorvida na reação contrária. Como os participantes das reações são os mesmos em ambos os casos, embora em um participem como produtos enquanto no outro participem como reagentes e vice versa, e cada um dos participantes têm sua entalpia fixa (isso à pressão e temperatura constante, valendo-se também da mesma quantidade de matéria -mol- em ambos os casos), logo, o valor em módulo da variação de entalpia será igual para as duas situações.

Gente, eu sei que essa matéria é meio tenebrosa a princípio, mas vamos fazer uns exercícios no próximo post e vai ficar bem mais suave!!   =)

Bjinhos e até a próxima

Mari Negrini é bacharela e licenciada em Química pela USP. Curiosa desde pequena, sempre procurou entender como a natureza e o universo ao seu redor funcionam. Encontrou na Química uma maneira mais completa de enxergar o mundo, tornando-se totalmente apaixonada por esta ciência!! Acredita que todos podem se apaixonar também (pelo menos um pouquinho, vai). Venha ter essa oportunidade aqui no Educa Help!!
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Mariana Negrini

Mari Negrini é bacharela e licenciada em Química pela USP. Curiosa desde pequena, sempre procurou entender como a natureza e o universo ao seu redor funcionam. Encontrou na Química uma maneira mais completa de enxergar o mundo, tornando-se totalmente apaixonada por esta ciência!! Acredita que todos podem se apaixonar também (pelo menos um pouquinho, vai). Venha ter essa oportunidade aqui no Educa Help!!

Um comentário em “Termoquímica: Entendendo a entalpia e seus cálculos

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