Entalpia: o que é, variações, exemplos e exercícios
A entalpia representa a energia interna de um sistema. Ela é utilizada na termoquímica porque é muito útil para prevermos a quantidade de calor envolvida em uma transformação
Acessibilidade
A entalpia (H) é uma grandeza termodinâmica que representa a energia interna de um sistema à pressão constante. Porque é uma medida de energia, as unidades de entalpia mais comuns são o Joule (J), kiloJoule (kJ) e as calorias (cal).
Ela é utilizada na termoquímica porque é muito útil para prevermos a quantidade de calor envolvida numa transformação, através da variação de entalpia (ΔH). Assim, podemos saber se um processo é endotérmico (absorve energia na forma de calor) ou exotérmico (libera energia).
Processos exotérmicos liberam energia para os arredores.
Eles aumentam a temperatura do meio.
Processos endotérmicos são aqueles que absorvem energia dos arredores para ocorrer.
Eles diminuem a temperatura do meio.
A variação de entalpia de um processo é dada pela diferença das entalpias entre reagentes e produtos:
NAVEGUE PELOS CONTEÚDOS
ΔH = Hfinal - Hinicial
ou ΔH = Hproduto - Hreagentes
Em resumo, a variação de entalpia é a quantidade de energia em forma de calor trocada em um processo.
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Processos endotérmicos e exotérmicos
Quando a energia dos produtos é maior do que a energia dos reagentes (produtos > reagentes), o processo é endotérmico: o sistema precisou absorver energia para que o processo acontecesse.
Um exemplo de processo endotérmico é a decomposição da água. A seguir, está um gráfico da variação de entalpia para este processo. A quebra da molécula de H2O absorveu energia para acontecer, produzindo gás hidrogênio e gás oxigênio.
2 H2O(l) → 2 H2(g)+ O2(g) ΔH = +571,6 kJ
Desse modo, como a energia final dos produtos é maior do que a energia inicial dos reagentes, o ΔH deve ter sinal positivo.
ΔH = Hfinal > Hinicial
Processo endotérmico: ΔH > 0
Em contrapartida, os processos exotérmicos são aqueles em que os reagentes têm mais energia do que os produtos (reagentes > produtos). Ou seja, os produtos têm menor energia, o que significa também menor capacidade de realizar algum trabalho e menor tendência a sofrer modificações. Por isso, sistemas menos energéticos são mais estáveis.
Um exemplo de processo exotérmico é a combustão. No gráfico da entalpia de combustão do metano, a energia inicial dos reagentes é maior do que a dos produtos, e o calor liberado na combustão vem justamente dessa diferença.
CH4(g)+ O2(g) → CO2(g) + 2 H2O(l) ΔH = - 890,4 kJ
Assim, o sinal da variação de entalpia para esses processos é negativo.
ΔH = Hfinal < Hinicial
e como ΔH = Hfinal - Hinicial,
Processo exotérmico: ΔH < 0
Veja a seguir um exemplo de exercício resolvido:
Exercício resolvido.
(G1 - cps 2020) TEXTO PARA A PRÓXIMA QUESTÃO:
Uma das consequências das trocas de calor, que ocorrem durante uma transformação química realizada em meio aquoso, é a variação de temperatura do sistema. Se o sistema receber calor, esse sofrerá um aumento de temperatura e, se ceder calor, terá queda de temperatura. Durante uma reação química realizada em meio aquoso, observa-se a variação da temperatura do sistema de 22°C para 28 °C.
Conclui-se, corretamente, que se trata de uma reação
a) exotérmica, pois cedeu calor para o sistema.
b) exotérmica, pois absorveu calor do sistema.
c) endotérmica, pois cedeu calor para o sistema.
d) endotérmica, pois absorveu calor do sistema.
e) isotérmica, pois não houve troca de energia.
Resposta:
[A] De acordo com o texto, observou-se uma variação da temperatura do sistema de 22 °C para 28 °C (elevação de temperatura). Isto indica que a reação química realizada em meio aquoso liberou calor e o “aqueceu”, ou seja, ocorreu uma reação exotérmica.
Tipos de Entalpia
Dependendo do sistema que estamos estudando e dos parâmetros que escolhemos para o cálculo da entalpia, ela recebe um nome diferente. No entanto, a variação de entalpia, independentemente do tipo, é entendida como o calor trocado em uma transformação química, além de sempre ser calculada da mesma maneira.
Entalpia de formação
Variação de energia do processo de formação de 1 mol de uma substância a partir de outras substâncias simples no estado padrão.
Exemplo: Cgrafite + O2(g) → CO2(g) ΔHf = –393,5 kJ/mol.
Entalpia de reação
Alteração de energia em uma reação química qualquer. É dada pela diferença de entalpia dos reagentes e produtos.
Exemplo: H2O2(l) → H2O(l) + 1/2 O2(g) ΔHr = –98 kJ/mol
Entalpia de combustão
Mudança de energia em uma reação de combustão de 1 mol de uma substância. É dada pela diferença de entalpia dos reagentes e produtos.
Exemplo: CH4(g)+ O2(g) → CO2(g) + 2 H2O(l) ΔH = - 890,4 kJ/mol
Entalpia de ligação
Variação de energia envolvida na quebra ou formação de uma ligação química de 1 mol de uma substância.
Exemplo: H2 → 2 H• ΔH = 104,2 kcal/mol
Entalpia de dissolução
Quantidade de calor trocada no processo de dissolução de 1 mol de uma substância em um solvente.
Exemplo: HCl(g) + H2O (l) → H3O+(aq) + Cl- (aq) ΔH = -18,0 kcal /mol
Entalpia de mudanças de estado
Quantidade de calor necessária para que ocorra a mudança de estado de 1 mol de uma substância. Pode ser de fusão, sublimação, ebulição etc.
Exemplo: H2O (S) → H2O (l) ΔHfusão= +7,3 kJ/mol
Resumo de Entalpia:
- A variação de entalpia é uma medida do calor transferido a pressão e volume constantes
- A entalpia global de um processo é ΔH = Hfinal - Hinicial
- Processos endotérmicos absorvem calor, ou seja, tem ΔH positivo
- Processos exotérmicos liberam calor, ou seja, tem ΔH negativo
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