A Termoquímica se ocupa em estudar o calor liberado e recebido, isto é, a troca de energia que ocorre nas reações químicas. Além disso, ela também estuda a transferência de energia em alguns fenômenos físicos, como as mudanças de estados físicos líquido, sólido e gasoso.
As reações químicas são divididas em reações exotérmicas e endotérmicas. Confira abaixo:
Reações Endotérmicas na Termoquímica
Como dito acima, as reações químicas podem receber ou ceder energia. Essa troca de calor sempre ocorre entre o corpo que possui maior temperatura, ou seja, o mais quente, para o que possui menor temperatura, isto é, o mais frio.
A reação endotérmica, na Termoquímica, consiste na absorção de calor. Nesse caso, um corpo absorve calor e, simultaneamente, libera calor pelo sistema no qual está inserido. As reações endotérmicas são caracterizadas pela sensação de resfriamento.
Um bom exemplo de reação endotérmica é colocar álcool líquido sobre a pele. Instantaneamente, o álcool absorve o calor da pele para que evapore. Perceba que ao assoprar o próprio braço, a sensação vai ser de resfriamento.
Um outro exemplo do cotidiano é a ida na praia. Note que ao sair molhado da água, apesar do tempo quente, ao bater um vento na pele, seu corpo tem a sensação de frio. Isso significa que houve troca de calor.
Reações Exotérmicas na Termoquímica
A reação exotérmica é o contrário da endotérmica, pois consiste na liberação de calor. Nesse caso, a sensação provocada por essa reação química é de aquecimento.
Um exemplo de reação exotérmica é aquecer-se em frente a lareira. A combustão da lenha libera calor causando a sensação de aquecimento.
Outro exemplo simples do cotidiano é o preparo de um alimento. Ao colocar um alimento no fogo ele se transformará devido a energia fornecida no processo exotérmico.
Uma observação importante a ser feita se refere aos estados físicos da água. No processo de transformação do estado sólido para o estado líquido, e do líquido para o gasoso, temos uma reação endotérmica, ou seja, para se transformar nesses três estados, a água sofre um aumento da energia térmica.
Já o contrário, quando a transformação ocorre do estado de vapor para o estado líquido, e do líquido para o estado sólido, nesse processo há uma diminuição de energia, ou seja, sofreu uma reação exotérmica.
Ficou com alguma dúvida? Assista ao vídeo abaixo:
Conceito de Entalpia
A entalpia é a grandeza física que mede a quantidade de energia que contém nas reações químicas. Nos dois tipos de reações descritos acima existem transferência de calor entre o sistema reativo e o meio ambiente.
A entalpia, caracterizada pela letra H de um sistema, tem relação com a sua energia interna. O que é determinado, portanto, não é o seu valor absoluto, e sim a variação de entalpia (ΔH) que pode ser medida através aparelhos chamados de calorímetros.
No Sistema Internacional de Unidades (SI) essa grandeza física é medida em joules (J).
Variação de entalpia
A variação de entalpia consiste no calor liberado ou absorvido dada a uma pressão constante.
O cálculo da variação de entalpia pode ser feito pela seguinte equação:
ΔH = Hf – Hi
Para identificar o que cada elemento significa, é necessário saber:
- ΔH: significa a variação da entalpia;
- Hf: entalpia final ou entalpia do produto;
- Hi: entalpia inicial ou entalpia do reagente.
Variação de entalpia exotérmica
Veja abaixo um exemplo genérico de uma variação de entalpia em uma reação química exotérmica (liberação de calor):
A -> B + Calor
Nesse caso, o reagente químico ‘A’ vai reagir com ele mesmo para formar um produto ‘B’ e, dessa forma, liberar ainda mais calor. Isso significa dizer que ‘A’ possui uma entalpia (energia) maior em relação a B.
HA > HB
A variação de entalpia é encontrada subtraindo a entalpia final da entalpia inicial. Considere nessa equação que ‘B’ é a energia final e ‘A’ a energia inicial. Observe abaixo:
ΔH = Hf – Hi
ΔH= Hb – Ha
ΔH < 0
Como visto acima, em reações exotérmicas, a variação de entalpia será menor que zero, ou seja, a variação de entalpia será negativa (-).
Vamos fazer este mesmo exemplo utilizando números. Considere que a entalpia inicial (Hi) equivale a 100 e a entalpia final (Hf) vale 50. Observe:
ΔH = Hf – Hi
ΔH= H50 – H100
ΔH < 0
Isso significa que o valor de entalpia dessa reação química é menor que zero. Em uma entalpia exotérmica, a entalpia do produto é menor que a entalpia dos reagentes.
Variação de entalpia endotérmica
Veja abaixo o exemplo de uma variação de entalpia em uma reação química endotérmica (absorção de calor).
Considere que ‘X’ é o reagente químico, o sinal de mais significa que a substância está absorvendo calor, uma vez que o calor costuma vir do lado dos reagentes, para poder se transformar no produto ‘Y’.
X + Calor -> Y
Nesse caso, ‘X’ não tinha quantidade de energia suficiente para se transformar em ‘Y’ sozinho, por isso ‘X’ apresenta conteúdo energético menor que Y.
Hx < Hy
Para fazer o cálculo da equação química é necessário subtrair a entalpia final (Hy) da entalpia inicial (Hx). Para isso temos a seguinte equação:
ΔH = Hy – Hx
ΔH > 0
A variação de entalpia em reações endotérmicas vai ser positiva (+), isto é, maior que zero.
A variação de entalpia endotérmica também pode ser representada por um gráfico, onde a seta que aponta para cima, do reagente para o produto, indica que está ocorrendo uma reação endotérmica:
Tipos de entalpia
Existem dois tipos de entalpia mais comuns:
- Entalpia de formação: também chamada de calor de formação, consiste na energia absorvida ou fornecida necessária para formar 1 mol de uma substância simples. Mol é a unidade de medida usada para expressar a quantidade de matéria microscópica, como átomos e moléculas de uma substância. No estado padrão, a entalpia de formação será igual a zero.
- Entalpia padrão de combustão> consiste na energia fornecida na forma de calor em uma reação de combustão de 1 mol de substância. A entalpia de combustão é uma reação exotérmica com variação da entalpia negativa.