Termoquímica: processos exotérmicos e endotérmicos

Oi, meus apaixonados por conhecimento, tudo certo? Eu sei que vocês já estão cansados de estudar concentração de soluções e todas aquelas contas malucas, então como eu tenho certeza que  vocês já estão “tinindo” no assunto, vamos mudar um pouco, né? Só pra diversificar, haha.

Hoje eu quero falar um pouquinho sobre a energia térmica envolvida nos processos físicos ou químicos, beleza? Eu sei que vocês já tão pensando “Mas, oi?? Como que é? Traduz, por favor!!”, mas pera-lá que esse assunto também é muito sussa de entender.

Primeiro de tudo, PROCESSO é uma sequência de ações realizadas, e que, no nosso caso, resulta em uma alteração no sistema (nosso objeto de estudo).

Então, por exemplo, um menino toma um refri na latinha e, após terminar, ele a amassa com a mão. Esse “AMASSAR” é um processo que gera uma transformação na latinha (que é no caso, o nosso sistema, o “pedaço do universo” que estamos estudando ou observando), pois ao fim deste, a latinha encontra-se amassada. Os processos e as transformações podem ser classificados como físicos ou químicos.

O que eu acho importante vocês prestarem atenção é que este processo (de “amassar” a latinha) não levou á formação de nenhuma nova substância, tínhamos uma latinha no início e continuamos a ter uma latinha (agora amassada) ao término do processo. Como não houve a formação de nova substância, podemos então classificar esta transformação como sendo FÍSICA. Outros exemplos de transformação física são as mudanças de estado de agregação da matéria (sólido, líquido e gasoso) e a dissolução de substâncias (suco em pó dissolvido na água).  

Já as transformações QUÍMICAS envolvem a formação de nova(s) substância(s), ou seja, durante o processo de transformação ocorre uma reação química, situação em que reagente(s) interagem entre si e dão origem a uma ou mais substâncias (o(s) produto(s) da reação). Um exemplo é a queima de madeira, durante este processo, as moléculas constituintes da madeira interagem com as moléculas de oxigênio do ar e dão origem a novas moléculas (gás carbônico, monóxido de carbono, cinzas e vapor d’água). Outros exemplos de transformação química são o amadurecimento de frutas, a oxidação de materiais (formação de ferrugem num portão) e os processos de combustão em geral. 

Representação da reação de combustão completa (neste caso, só forma gás carbônico e água) entre a madeira e o oxigênio do ar. Neste caso ocorreu uma reação química e a transformação é também classificada como química.

Durante uma reação química, as ligações entre os átomos que fazem parte das moléculas (de reagentes) são rompidas e estes átomos sofrem um REARRANJO, ou seja, eles se ligam novamente de uma forma diferente, e é durante esse processo que se formam as novas substâncias (os produtos). Veja como exemplo a reação de eletrólise da água (“quebra” da molécula de água pela passagem de uma corrente elétrica):

Agora que nós já entendemos esse lance de processo físico e químico, vamos focar no principal: a ENERGIA TÉRMICA envolvida durante estes processos. No caso dos processos químicos, o estudo deste fenômeno é chamado de TERMOQUÍMICA.

A ligação química gera uma estabilidade ao sistema, uma vez que ao se aproximar núcleo (carga positiva) de um átomo, dos elétrons (carga negativa) do outro átomo, há uma atração entre essas cargas. Para quebrarmos uma ligação química nós devemos, então, fornecer a energia necessária para vencer essa interação eletrostática (entre as cargas positivas e negativas) e afastar os átomos. Como após essa quebra, os átomos se rearranjam (formando novas moléculas), são geradas novas ligações químicas que, ao gerar estabilidade, liberam energia. ENTÃO A QUEBRA DE LIGAÇÕES ENVOLVE ABSORÇÃO DE ENERGIA E A FORMAÇÃO DE LIGAÇÕES ENVOLVE LIBERAÇÃO DE ENERGIA

Se a energia absorvida (para quebrar as ligações) é maior do que a liberada (durante a formação das novas ligações), a reação é chamada de ENDOTÉRMICA (endo significa “dentro”), ou seja, há absorção de energia (PENSANDO NO PROCESSO TOTAL) durante a reação. Um exemplo é a reação de fotossíntese:

Se a energia absorvida (para quebrar as ligações) é menor do que a liberada (durante a formação das novas ligações), a reação é chamada de EXOTÉRMICA (exo significa “fora”), ou seja, há liberação de energia (PENSANDO NO PROCESSO TOTAL) durante a reação. Um exemplo é o processo da respiração celular que resulta na energia necessária para a manutenção das funções vitais do organismo:

Nós podemos ainda representar os processos químicos endotérmicos ou exotérmicos por meio dos diagramas de energia:

Processos físicos relacionados à mudança de estado de agregação também envolvem liberação ou absorção de energia. Os estados de agregação das substâncias são três: sólido, líquido ou gasoso, e o que defini esta forma de agregação é a distância entre as suas moléculas e a liberdade que estas têm para se movimentar:

Quando uma substância passa de uma forma de agregação para a outra, há uma troca de energia envolvida  nesse processo.

Pense comigo, quando você tira um cubo de gelo do freezer e o deixa um tempo em cima da pia, o que acontece? O gelo começa a derreter, certo? E por que isso acontece?

 As moléculas de água no estado sólido encontram-se muito próximas umas das outras, isso porque a força de atração entre elas é bem intensa. Pense em dois pedaços de ímã que se atraem: para ser capaz de separá-los com as mãos nós precisamos utilizar a força, não é? No caso das moléculas, essa “força” para separá-las é obtida a partir da energia fornecida na forma de calor. Ao entrar em contato com a temperatura ambiente (maior do que a temperatura do freezer), o cubo de gelo recebe energia na forma de calor e suas moléculas utilizam essa energia para vencer as forças de atração e se afastar, passando para o estado líquido.

O mesmo ocorre do estado líquido para o gasoso. Ao aquecermos a água em uma panela até a formação de bolhas, com o tempo, o volume de água diminui. Isso ocorre porque parte das moléculas de água na panela utilizam o calor fornecido pelo fogo para vencer as forças de atração entre estas, escapando na forma de vapor d’água (estado gasoso):

Desta forma, a passagem do estado sólido para o  líquido e deste para o gasoso são todos PROCESSOS ENDOTÉRMICOS (ocorrem com absorção de energia). 

Agora, e se pensarmos no contrário? Se quisermos produzir cubos de gelo, devemos colocar a água líquida na forma e levá-la ao freezer, certo? A menor temperatura do freezer retira energia das moléculas de água na forma de calor (até então afastadas o suficiente para visualizarmos a água na forma líquida). Estas perdem, então, a energia necessária para se manterem afastadas e passam a “sentir” as forças de atração de uma forma mais intensa, aproximando-se o suficiente para visualizarmos a substância água no estado sólido.

As gotículas de água que se formam em um vidro de carro em dias frios também resultam da perda de calor pelas moléculas de água na forma de vapor presentes no ambiente, ou seja, as moléculas, ao encontrarem o vidro (superfície fria), perdem energia na forma de calor e passam para o estado líquido.

Desta forma, a mudança de estado gasoso para líquido e deste para sólido trata-se de um PROCESSO EXOTÉRMICO (ocorre com liberação de energia).

Podemos então, generalizar:

Então, neste post aprendemos: 1) A diferença entre processo físico e químico; 2) algumas noções relacionadas à quebra e formação de novas ligações químicas e as energias envolvidas no processo; 3) A classificar os processos (físicos ou químicos) em endotérmicos ou exotérmicos observando as trocas de energia na forma de calor.

No próximo post vamos fazer alguns exercícios relacionados a este assunto, beleza?

Então até semana que vem!! bjinhuss

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!!

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