Termoquímica: o que é, tipos de reações, exercícios

A termoquímica é a parte dos estudos da Química que analisa a quantidade de calor, ou seja, energia presente nas reações químicas. 

A termoquímica é a parte dos estudos da Química que analisa a quantidade de calor, ou seja, energia presente nas reações químicas

Em resumo, na Química, existem vários termos para classificar as reações que ocorrem entre elementos químicos ou fenômenos físicos.

Portanto, a termoquímica é uma desses termos de classificação usado na Química, mais especificamente, referente a quantidade de calor nas reações químicas.

Sendo assim, dentro da termoquímica, são estudados os conceitos de reações exotérmica e endotérmica.

Em síntese, quando uma reação libera uma quantidade de calor, ela é classificada como exotérmica. Por outro lado, quando o calor é absorvido em uma reação, então temos uma reação endotérmica. 

Além disso,  a termoquímica também se refere à transferência de energia que ocorre em alguns fenômenos físicos. Por exemplo, as mudanças de estados físicos da matéria. 

Resumo

  • Primeiramente, a termoquímico é uma área dentro da Química. Ela estuda as reações e os processos de mudança do estado físico que envolvem trocas de energia na forma de calor.

  • Endotérmica é o nome de reação onde ocorre a absorção de calor pela reação.

  • Na reação exotérmica ocorre a liberação de calor na reação.

  • Na termoquímica, a entalpia é a quantidade de energia trocada nas reações endotérmicas e exotérmicas. Em outras palavras, na absorção e liberação de energia.

  • Por fim, a entalpia se refere a quantidade de energia trocada em reações endotérmicas e exotérmicas.

Qual é a relação entre termoquímica e calor?

Em resumo, a relação com o calor na termoquímica diz respeito à quantidade de energia que é liberada ou absorvida durante uma reação química.

Portanto, a transferência de calor, neste caso, só ocorre quando há a presença de dois corpos com temperaturas diferentes. Ou seja, um corpo com temperatura mais alta e outro com temperatura mais baixa. 

Termoquímica, o que é? Definição, reações químicas e entalpia

Em resumo, o calor, também conhecido como energia calorífica, é a definição que determina a troca de energia térmica que ocorre entre dois corpos com temperaturas diferentes.

Sendo assim, quando dois corpos têm a mesma temperatura, ou atingem a mesma temperatura por meio de reações químicas, dizemos que há um equilíbrio térmico. 

Dessa forma, na transferência de calor dentro da termoquímica, temos as reações que liberam calor: as exotérmicas. Por outro lado, as reações que absorvem calor, são chamadas de endotérmicas. 

Quais são os tipos de reações termoquímicas?

Em síntese, os tipos de reações são:

1- Reações endotérmicas

Quando uma reação absorve calor, temos a reação endotérmica. Em síntese, um corpo consegue absorver calor quando inserido em algum meio que possua temperatura diferente.

Portanto, a reação endotérmica causa a sensação de resfriamento, já que está absorvendo a energia do corpo ou material. 

Um exemplo de reação endotérmica é o álcool quando passado sobre a pele. Quando colocamos uma quantidade de álcool no braço, por exemplo, a pele absorve o calor da substância.

Desse modo, se soprarmos a região onde o álcool foi depositado, vamos sentir a sensação de frio, resultado da reação endotérmica. 

2- Reações exotérmicas

A reação exotérmica é aquela que libera uma quantidade de energia. Dessa forma, o calor é liberado e, com isso, temos a sensação de aquecimento.

Por exemplo, vamos supor que você foi acampar e está fazendo frio. Portanto, você faz uma fogueira. Isso porque, você espera que as chamas, ou seja, o calor liberado, possa te aquecer.

Além disso, é possível observar as trocas térmicas nas mudanças de estado físico, como as trocas entre os estados líquido, gasoso e sólido.

Por exemplo, quando o estado muda do líquido para o gasoso, ocorre uma reação endotérmica. Por outro lado, se a mudança for do estado gasoso para o líquido e do líquido para o sólido, temos uma reação exotérmica. 

O que é entalpia na termoquímica?

Na termoquímica, a entalpia se refere à quantidade de energia que é trocada nas reações endotérmicas e exotérmicas.

Em outras palavras, a entalpia está relacionada com a absorção e liberação de energia. No caso, não existe um aparelho que meça a quantidade exata de energia envolvida nas reações.

Sendo assim, a entalpia é medida pela variação (ΔH), que leva em consideração a entalpia do reagente, isto é, a energia inicial, e a energia final, chamada de entalpia do produto. 

Dessa forma, temos tipos de entalpias que são mais recorrentes nas trocas de energia, sendo elas:

  • Entalpia de formação é a energia absorvida ou liberada para que 1 mol de substância seja formado.

  • Entalpia de ligação é a energia absorvida na quebra de 1 mol de ligação química, quando ela está em estado gasoso.

  • Por fim, a entalpia de combustão é a energia liberada que resulta na queima de 1 mil de substância.

Enfim, além da entalpia, na termoquímica existe também o conceito de entropia. Em resumo, na entropia é medido o grau de desordem que pode ocorrer nas reações químicas. 

Cálculos da entalpia na termoquímica

Dentro da termoquímica, dois conceitos são muito importantes: a entalpia (H) e a variação da entalpia (ΔH).

Em síntese, a entalpia é o conteúdo de energia das substâncias. Por outro lado, a variação de entalpia é a diferença de energia entre reagentes e produtos (ΔH = HPRODUTOS – HREAGENTES).

Portanto, quando a equação que descreve o processo tem o valor da variação de entalpia, ela é uma equação termoquímica.

Contudo, se o valor de ΔH for negativo, quer dizer que o processo é exotérmico. Isso porque, a entalpia final é menor que a inicial. Mas se der positivo, o processo é endotérmico.

Enfim, um exemplo de equação termoquímica de reação exotérmica é:

1 C3H8(g) + 5 O2(g) → 3 CO2(g) + 4H2O(g) ΔH = – 2 046 kJ

Em contrapartida, um exemplo da equação termoquímica de reação endotérmica é:

1 Fe2O3(S) + 3 C(s) → 2 Fe(S) + 3 CO(g) ΔH = + 491,5 kJ

Lei de Hess

Germain Henry Hess determinou que a variação de entalpia (ΔH) em uma reação química depende somente dos estados inicial e final da reação. Isso independente do número de reações.

Portanto, segundo a Lei de Hess, a variação de energia é definida pela seguinte fórmula:

ΔH = Hf – Hi

Dessa forma, temos que:

  • ΔH é a variação da entalpia

  • Hf é a entalpia final ou entalpia do produto

  • Hi é a entalpia inicial ou entalpia do reagente

Exercícios resolvidos sobre termoquímica

Por fim, confira alguns exercícios para colocar seus conhecimentos em prática:

Enem (2011)

Uma opção não usual, para o cozimento do feijão, é o uso de uma garrafa térmica. Em uma panela, coloca-se uma parte de feijão e três partes de água e deixa-se ferver o conjunto por cerca de 5 minutos, logo após transfere-se todo o material para uma garrafa térmica. Aproximadamente 8 horas depois, o feijão estará cozido.

O cozimento do feijão ocorre dentro da garrafa térmica, pois

a) a água reage com o feijão, e essa reação é exotérmica.
b) o feijão continua absorvendo calor da água que o envolve, por ser um processo endotérmico.
c) o sistema considerado é praticamente isolado, não permitindo que o feijão ganhe ou perca energia.
d) a garrafa térmica fornece energia suficiente para o cozimento do feijão, uma vez iniciada a reação.
e) a energia envolvida na reação aquece a água, que mantém constante a temperatura, por ser um processo exotérmico.

UFMT

Nas reações químicas, a quantidade de calor liberada ou absorvida pela transformação é denominada calor de reação. Se uma reação é:

(0) exotérmica, o sistema perde calor e a vizinhança ganha a mesma quantidade perdida pelo sistema.
(1) endotérmica, o sistema ganha calor e a vizinhança perde a mesma quantidade recebida pelo sistema.
(2) exotérmica, sua entalpia final é menor que sua entalpia inicial, logo sua variação de entalpia, ΔH, é menor que zero.
(3) endotérmica, sua entalpia final é maior que sua entalpia inicial, logo sua variação de entalpia, ΔH, é maior que zero.

Aponte a(s) alternativa(s) correta(s).

Enem (2014)

A escolha de uma determinada substância para ser utilizada como combustível passa pela análise da poluição que ela causa ao ambiente e pela quantidade de energia liberada em sua combustão completa. O quadro apresenta a entalpia de combustão de algumas substâncias. As massas molares dos elementos H, C e O são, respectivamente, iguais a 1 g/mol, 12 g/mol e 16 g/mol.

Substância Fórmula Entalpia de combustão (KJ/mol)
Acetileno C2H2 – 1298
Etano C2H6 – 1558
Etanol C2H5OH – 1366
Hidrogênio H2 – 242
Metanol CH3OH – 558

Levando-se em conta somente o aspecto energético, a substância mais eficiente para a obtenção de energia, na combustão de 1 kg de combustível, é o

a) Etano.
b) Etanol.
c) Metanol.
d) Acetileno.
e) Hidrogênio.

Gabarito

ENEM (2011) – A opção certa é: b) o feijão continua absorvendo calor da água que o envolve, por ser um processo endotérmico.

UFMT – As seguintes alternativas estão corretas: (0), (1), (2) e (3).

ENEM (2014) – A opção certa é e) Hidrogênio.

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Fontes: Toda Matéria, Brasil Escola, Mundo Educação, Toda matéria e, por fim, Biologia Total.

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