Entalpia Padrão - Reações Termoquímicas

                    Entalpia Padrão

Definição 

A entalpia padrão pode ser definida como a entalpia conseguida na reação de uma substância encontrada em maior proporção, e que na sua forma ou estado físico natural é a mais estável, quando observada á pressão de 1 atmosfera e temperatura de 25ºC.

             Fatores Influentes Nas Reações                                       Termoquímicas  

Os fatores que influenciam na termoquímica são:

A Quantidade de Reagentes e Dos Produtos.
O Estado Físico Dos Reagentes e Produtos.
O Estado Alotrópico Das Substâncias.

O Fator Quantidade Dos Reagentes e Produtos

A quantidade dos reagentes e produtos dada em mols no mesmo estado físico, a variação da temperatura equivale a quantidade de mols ou da massa empregada.

Vejamos exemplo.

A reação de um mol de gás hidrogênio (H2) com ½ mol de gás oxigênio (O2) gera um mol de água (H2O) no estado vapor e uma variação da temperatura ΔH -242,9 kj.

A reação de 2 mols de gás hidrogênio (H2) com 1 mol de gás oxigênio (O2) gera 2 mols de água (H2O), no estado vapor e uma variação da temperatura ΔH -485,8 kj.

Outros exemplos 

1) Na reação de formação da água (H2O) no estado de vapor a partir do H2 (g) e O2(g) foi utilizado -2429 kj de energia. Pede-se para calcular o número de mols e a massa de cada reagente e produto envolvidos na reação.

Utilizando como modelo a reação:

O número de mols de gás hidrogênio (H2) será:

O número de mols de gás oxigênio (O2) será:

O número de mols de água formada será:

                        

Calculando a massa em gramas empregada na reação.

Calculando a massa do gás hidrogênio utilizada.

       

Calculando a massa de gás oxigênio utilizada.

Calculando a massa em gramas da água produzida.

O Estado Físico Dos Reagentes e Produtos Na Reação Altera a Variação da Entalpia  

Vejamos a formação da água a partir dos gases hidrogênio (H2) e oxigênio (O) nos três diferentes estados físicos, gasoso, líquido e sólido. 

Observem como varia os calores das reações.

A formação da água na forma de vapor e a variação da entalpia.

A formação da água na forma líquida e a variação da entalpia.

A formação da água na forma sólida e a variação da entalpia.

1) 100 g de água na forma gasosa se transforma em água no estado líquido, qual é a diferença de temperatura final envolvida na mudança de estado físico.

Influência do Estado Alotrópico   

O carbono grafite e o carbono diamante são alótropos um do outro.
                                                                                                 

 Modelo estrutural do carbono grafite.                                                                                                  

 Estrutura do carbono diamante.

                                           

Enxofre rômbico e enxofre monoclínico também são alotropos.



Enxofre rômbico (S) figura á esquerda. 

Enxofre monoclínico, (S) figura á direita.                                                                                                                                                                                                                                                                                                                     
 Energia produzida na reação do enxofre rômbico.

                                                                                                                                                 
 Energia produzida na reação do enxofre monoclínico.

                                                     
2) Conhecendo o valor da energia da reação do enxofre rômbico e do enxofre monoclínico, calcule a diferença da energia entre os dois tipos de enxofre.                                                                                                             

                                                                                                                                                               
3) Ao fazer reagir 100 g de enxofre rômbico comparou-se com a reação de 100 g de enxofre monoclínico. Qual é a diferença de energia em quilojaule (kj) entre as duas substâncias?                                                                                                                            

                                                                                                                                                   4) Observe as reações.  

 C2H5OH (l)   +   3 O2(g)  ------>  2 CO2 (g)    +   3 H2O (l)  ΔH  =  - 1,4  x   103 Kj/mol  

 CH4 (g)   +  2 O2(g)  ------>  CO2 (g)    +    2 H2O (l)  ΔH  =  -0,889  x   103 Kj/mol                                                                                                                                                                        

O gás metano (CH4) e o etanol (C2H5OH), ambos são utilizados como combustível para veículos automotores. A 25 ºC e 1 atmosfera de pressão a massa de metano necessária para gerar a mesma quantidade de calor liberada na queima de 1 mol de etanol, é de aproximadamente:

a) 25,19 g              b) 46 g               c) 86 g                d) 58 g              e) 18,5 g 

Cálculo da massa do etanol e do metano

5) Fuvest 2018 Questão 17 (adaptado)

Ao queimar 1 mol de etanol ocorre a liberação de energia térmica, energia essa, provinda do sol armazenada pela fotossíntese na produção de um mol desse álcool.

Observe o processo da fotossíntese.

6 CO2(g)       +       6 H2O(g)   →     C6H12O6(aq)      +    6 O2(g)

Observe o processo de produção de etanol.

 C6H12O6(aq)   →   2 C2H5OH(l)    +    2 CO2(g)   ΔH  =  -70 kj/mol 

Observe o processo de combustão do etanol.

C2H5OH(l)  +  3 O2(g)  →  2 CO2(g) + 3 H2O(g)  ΔH = -1235 kj/mol

Com base nessas informações, podemos afirmar que o valor de ΔH para a reação de fotossíntese é:

Resolução do problema.

a) -1305  kj/mol
b) +1305 kj/mol
c) +2400 kj/mol
d) -2540  kj/mol
e) +2540 kj/mol

6) (Enem 2018 Prova Amarela questão 108 - adaptado) Nossas células obtêm energia por reações químicas de carboidratos, lipídios e proteínas, portanto a oxidação da glicose por exemplo, no organismo humano libera energia que aproximadamente 40/% dela é disponibilizada para atividade muscular. Sabemos também que o resíduo do metabolismo dessas três substâncias produz gás carbônico e água.

Observe o esquema da equação da reação do metabolismo da glicose no interior de uma  célula.

C6H12O6 (s) + 6 O2(g)   →  6 CO2 (g)     +   6 H2O (l) ∆H = -2800 kj

           

Considere as massas molares (em g/mol-1) H = 1, C = 12, O = 16 

Na oxidação de 1,0 grama de glicose, a energia obtida para atividade muscular, em quilojoule, é mais próxima de:

a) 6,2.

b) 15,6.

c) 70,0.

d) 622,2.

e) 1.120,0.