A Entalpia, representada pela letra “H”, é a quantidade de energia existente nas substâncias durante as reações químicas.
As reações podem ser chamadas de exotérmicas, quando há liberação de calor, ou endotérmicas, quando ocorre a absorção do calor.
Conceito de Entalpia
O termo, estudado pela Termoquímica, consiste na energia de cada substância durante as reações químicas. Ela é a medida de calor em sistemas abertos. Nos dois tipos de reações endotérmicas e exotérmicas ocorre a transferência de calor entre o sistema reativo e o meio ambiente.
Caracterizada pela letra "H" de um sistema, essa grandeza tem relação com a energia interna de uma substância. No entanto, ela não é medida pelo seu valor absoluto, e sim através da sua variação, chamada de variação de entalpia (ΔH). Essa variação pode ser medida por meio de aparelhos denominados de calorímetros.
Para avançar sem dúvidas no assunto é necessário conhecer alguns conceitos. Veja abaixo:
Principais conceitos da Termoquímica
- Calor (Q): corresponde à diferença de temperatura existente entre dois sistemas, pois a energia em forma de calor ocorre de um corpo que possui maior temperatura para um corpo de menor temperatura. Na Termoquímica, o calor consiste na energia absorvida ou liberada em uma reação química (sistema).
- Calor de Reação (Qp): refere-se à quantidade de calor que é trocada na reação com o meio externo.
- Entalpia Absoluta (H): consiste na quantidade de calor envolvida em uma reação química. Ela permite descobrir o quanto de calor foi absorvido ou liberado em um sistema, sob pressão e temperatura constantes (CNTP).
Variação de Entalpia
A variação de entalpia é uma grandeza física representada pelo símbolo ΔH.
Ela indica o quanto de calor foi liberado ou absorvido dada a uma pressão constante em uma reação química. Conforme a Lei de Hess, o cálculo é feito pela entalpia final (produto) menos a entalpia inicial (reagente). Veja abaixo a fórmula:
Onde:
ΔH: variação de entalpia;
Hf: entalpia final ou entalpia do produto;
Hi: energia inicial ou entalpia do reagente.
Como se trata da diferença entre a entalpia final e a entalpia inicial, o resultado pode ser negativo ou positivo. Quando a entalpia inicial for maior que a final ela será negativa (ΔH < 0), ou seja, ocorreu uma reação exotérmica (liberação de calor). Quando a entalpia final é maior que a inicial (ΔH > 0) ela será positiva, isto é, aconteceu uma reação endotérmica (absorção de calor).
Tipos
Existem vários tipos de entalpia, por isso o Guia Estudo reuniu as quatro principais. Confira abaixo:
Entalpia de Combustão
Corresponde à energia que é fornecida pela combustão de um mol de um composto. Importante ressaltar que a reação de combustão vai ser sempre exotérmica, isto é, libera energia para o meio.
A energia de combustão, portanto, é a variação de calor (energia) concedida pela queima de 1 mol de uma substância em condições constantes de temperatura e pressão.
Para isso, a temperatura deve estar a 25°C e sob pressão de 1 atm. Por se tratar de uma reação exotérmica, como já dito acima, os valores de ΔH serão negativos, uma vez que a energia dos reagentes (ou energia inicial) será maior que a energia dos produtos (ou energia final).
Entalpia Padrão (ΔH°)
Por convenção, foi estabelecido que toda substância simples possui valor de entalpia equivalente a 0. Ela é muito utilizada no caso de gases. Esse valor também é chamado de Entalpia Padrão. A partir dela pode-se comparar os valores de entalpia de diferentes substâncias sob condições de temperatura e pressão distintas.
Segundo a Lei de Hess, ela é obtida em uma reação química ao somar os valores das entalpias padrões das semi-reações. Confira o exemplo:
X + Y → Z ΔH1
Z + W → A + K ΔH2
K → Y + B ΔH3
X + W → A + B ΔH4
Logo,
ΔH = ∑ ΔH1 + ΔH2 + ΔH3 + ΔH4 …
Observe que a reação global acontece em 3 etapas, também podendo ocorrer em número maior ou menor; e cada etapa possui um valor de variação, por conta da arrumação das moléculas existentes.
São retiradas da reação substâncias que se repetem mais de uma vez. Nesse caso, o Z e o Y, assim como ocorre em uma expressão matemática, onde números iguais (de mesma hierarquia) se repetem (+1 e -1, por exemplo). O ΔH, portanto, será sempre o mesmo, independente se é determinado pelo método direto ou pelo método de soma das reações.
Entalpia de Ligação
Consiste na energia concedida ou absorvida para que ocorra as quebras nas ligações químicas que compõem as substâncias. Quando ocorre o rompimento de ligações químicas nas substâncias dos reagentes (inicial) o processo é endotérmico. Por sua vez, quando ocorre um reorganização das moléculas para formar outras esse fenômeno é exotérmico.
Ficou com alguma dúvida? Assista ao vídeo abaixo:
Entalpia de Formação (ΔH°f)
Corresponde à energia (calor) liberada ou absorvida na formação de um mol de substâncias simples. Para ela ser calculada é necessário ter a informação do valor de entalpia de formação da reação que forma essa substância a partir de substâncias simples. Veja no exemplo abaixo:
C (grafite) + O2 à CO2 (g)
Logo, ΔH = 94 K/cal/mol
Essa é uma reação exotérmica, pois o ΔH é menor que zero (ΔH < 0), pois ocorre mediante a liberação de energia.
O CO2 que foi formado a partir do carbono grafite e do oxigênio gasoso são duas substâncias simples no estado padrão.