Teoria

Fala aí! Seja muito bem vindo ao RespondeAí! Seu guia de exatas mais completo dessa internet 😉

Hoje a gente vai aprender TUDO de entalpia de reação! O que é, como calcular a variação de entalpia pela Lei de Hess, entalpia de formação e entalpia de ligação!

Então bora começar entendendo o que é essa tal de entalpia!

O que é Entalpia?

De uma forma geral, a entalpia (ΔH) é o calor envolvido em um processo ou reação química que acontece em pressão constante.

Muita atenção com nesse “pressão constante” é ele que diferencia a entalpia, de calor . Outra coisa, a gente vai sempre lidar com a variação de entalpia, porque é essa variação que tem um significado físico pra a gente, então para isso vamos analisar os estados final e inicial da reação!

Aqui estamos interessados na entalpia de reação, então vamos ver um exemplo:

Entalpia: Calor envolvido em uma reação a pressão constante
Entalpia: Calor envolvido em uma reação a pressão constante

A entalpia de reação é a energia térmica envolvida na reação química, ela é representada por . Nesse caso temos negativo, o que significa que para a reação ocorrer ela libera energia para o ambiente.

Quando isso acontece dizemos que a reação é exotérmica, ou seja a energia dos reagentes é maior do que a energia dos produtos!

Se liga nessa imagem aqui:

Entalpia da reação de iodeto de zinco.
Entalpia da reação de iodeto de zinco.

A diferença entre a energia dos produtos e dos reagentes vai ser a nossa variação de entalpia!

Essa reação, se feita à pressão constante, libera de calor para o meio. Ou seja, a entalpia do sistema diminui !

Esse ponto máximo da curva é a energia de ativação, mas aqui a gente não precisa se preocupar com ela não, porque a entalpia é uma função de estado, então só vamos olhar para o estado inicial e final!

Uma reação química pode tanto liberar quanto absorver energia da vizinhança, vamos conferir como isso funciona!

Reações Endotérmicas e Exotérmicas

Para saber se uma reação é endotérmica ou exotérmica temos que prestar atenção no sinal da variação de entalpia .

Quando a variação de entalpia é positiva a reação é exotérmica e ela libera calor pro ambiente. Já quando o é negativo a reação é exotérmica, nesse caso ela precisa absorver energia da vizinhança pra ocorrer.

O gráfico de variação de entalpia entre os produtos e reagentes fica assim:

Reações endotérmicas e exotérmicas: gráfico.
Reações endotérmicas e exotérmicas: gráfico.

Se liga nessa tabela resumo:

Tabela resumo: Reações endotérmicas e exotérmicas.
Tabela resumo: Reações endotérmicas e exotérmicas.

Entalpia Padrão de Reação (ΔHº)

A entalpia de reação depende de algumas condições, como a pressão! O estado padrão de uma substância nada mais é que a substância em sua forma pura em 1 bar (e normalmente a )! Por exemplo: gelo no estado padrão é gelo puro sob , água no estado padrão é água pura sob 1 bar...

A entalpia padrão de reação é representada por ΔHº !

Ou seja, quando você ver essa bolinha do lado do você vai saber que estamos lidando com substâncias puras em pressão de 1 bar!

Como Calcular a Entalpia?

Antes de mais nada, vamos considerar algumas coisas:

  • O de reação quase sempre é expresso depois dos produtos, ao final da reação:
  • A entalpia de reação é uma propriedade extensiva, ou seja ela depende da quantidade de reagente envolvida. Por exemplo, na reação:

    A entalpia de reação é a entalpia necessária para que mol de  reaja com mols de . Se essa quantidade dobrar, por exemplo, o  também dobra!

  • Se a gente inverter a equação, a gente inverte o sinal do . Ou seja:

    Podemos definir que:

Lei de Hess: Reações em Várias Etapas

A gente já viu que a entalpia é uma função de estado, ou seja: só depende do estado final e inicial, né? Em reações que tem muitas etapas, calculamos o de reação a partir da lei de Hess, que diz:

A entalpia total da reação é a soma das entalpias em que a reação pode ser dividida.

Vamos ver um exemplo:

A reação:

Pode ser escrita em duas etapas:

Se somarmos as duas equações, e suas entalpias :

Voltamos à primeira reação!

Vale reparar aqui que quando somamos as duas etapas, o  que é um intermediário da reação, some da reação global! Isso porque seria redundante escrever ela dos dois lados da equação, então é como se a gente “subtraísse”  de cada um dos lados da equação!

Quando somamos as 2 etapas, achamos a primeira equação! A variação de entalpia é dada por:

ç㪪ªª

Se liga nesse exercício de variação de entalpia resolvido pela Lei de Hess 👇

Entalpia de formação

Além de somar as entalpias das etapas, outro jeito de calcular a entalpia de uma reação é à partir da entalpia padrão de formação dos reagentes, representada por º.

Vamos ver um exemplo:

º

A º do é  (já que é formado 1 mol de )!

A entalpia de formação de uma substância pode ser definida como a entalpia de uma reação que forma 1 mol da substância a partir de seus elementos na sua forma mais estável!

-E como a gente sabe se os elementos estão na forma mais estável deles?

Isso vem com a prática, mas a forma mais estável de um componente é a forma que ele aparece com maior frequência na natureza! Por exemplo: a forma mais estável do carbono é o grafite, e não o diamante; a forma mais estável do oxigênio é o , e não o ...

A entalpia de formação  de um elemento na sua forma mais estável é zero!

E como a gente usa as entalpias de formação para calcular a entalpia da reação?

Fórmula da variação de entalpia a partir da entalpia de formação.
Fórmula da variação de entalpia a partir da entalpia de formação.

Onde são os coeficientes estequiométricos de cada componente.

Ou seja, a gente calcula as entalpias de formação dos produtos e subtrai a dos reagentes!

Entalpia de ligação

Os átomos se ligam com o intuito de se estabilizar, não é? Se pensarmos em uma reação do tipo:

º

Vemos que, para separar a ligação entre os dois hidrogênios da molécula de , é necessário ceder energia para o sistema!

Já para formar ligações, o sistema vai liberar calor, ou seja:

º

Ou seja, a formação de ligações vai ser sempre exotérmica  e a quebra das ligações, sempre endotérmica .

Para calcular o  de uma reação em que ligações são quebradas nos reagentes e formadas no produto, fazemos:

Porém, como a entalpia das ligações dos produtos vai ser negativa e a dos reagentes positivas, podemos escrever:

çãçõçõ

Resumo: Formas de Calcular a Variação de Entalpia

  • Lei de Hess:
    ç㪪ªª
  • Entalpia de Formação:
çã
  • Entalpia de Ligação:
    çãçõçõ

Show! Agora podemos praticar com exercícios!

Como Calcular a Entalpia?

Resumo: Formas de Calcular a Variação de Entalpia

Exercícios de Livros Relacionados