Calor ou Entalpia

Aplicação

(FEI–SP) A obtenção do aço na siderurgia é feita pela redução de minérios de ferro. A equação global desse processo poderia ser representada por:

Fe₂ O_{3 (s)} + 3C_(s) 2Fe_(s) + 3CO_(g)

Dadas as entalpias de formação a 25°C e 1atm, qual é a entalpia da reação global, nas condições citadas, em kcal/mol (entalpias de formação:

Fe₂O₃= – 196,2kcal/mol; CO= –26,4kcal/mol). 

Solução:

H = H_p – H_R

H = 2_Fe(s) + 3H_CO(g) – H_FeO3(s) + 3Hc(s)

H = 2.0 + 3(–26,4) – (–196,2) – 3.0

H = –79,2 + 196,2

H = +117kcal/mol

Observação: no estado padrão, substância simples e elemento químico isolado possuem entalpia igual a zero.

Calor ou entalpia de combustão

É a variação de entalpia, ou seja, quantidade de calor liberada na combustão total de um mol de determinada substância (combustível), admitindo-se todos os participantes no estado padrão.

– Reação de combustão – Reação entre um combustível e um comburente, que é necessariamente o oxigênio, ocorrendo liberação de calor.

– Combustão total – Reação cuja quantidade de oxigênio é suficiente para queimar todo o combustível (o combustível é oxidado ao seu maior nox).

Exemplos de combustão total:

1) 1C_(gr) + 1O_2(g)1CO_2(g)

H = – 94kcal/mol

2) 1H_2(g) + 1/2O_2(g) 1H₂O_(l)

H = – 68,56kcal/mol

3) 1S(rômbico) + 3/2 O_2(g) 1SO_3(g)

H = – 56kcal/mol

4) 1CH_4(g) + 2O_2(g) 1CO_2(g) + 2H₂O_(l)

H = – 212kcal/mol

Calor ou entalpia ou energia de ligação

É a variação de entalpia, ou seja, quantidade de calor absorvido na quebra de 1mol de determinada ligação, admitindo-se todos os participantes no estado gasoso, a 25°C e 1atm.

Exemplos:

1) 1H_2(g) 1H – H_(g) 2 H_(g)

H = +104,2kcal/mol

2) 1O_2(g) 1O = O_(g) 2 O_(g)

H = +119,1kcal/mol

3) 1N_2(g) 1N = N_(g) 2N_(g)

H = +225,8kcal/mol 

                       
                              H 
                               |
4) 1CH_4(g) 1H –– C –– H_(g) 1C_(g) + 4H_(g)
                               | 
                              H 
H = +395,2kcal/mol

Observações:

1. Energia de ligação é calculada, por convenção, somente para ligações covalentes.

2. Quanto maior for a energia de ligação, mais forte será a ligação.

3. Pelo Princípio da Conservação da Energia ou 1.° Princípio da Termodinâmica, se gastarmos x calorias para quebrar determinada ligação quando a mesma for formada, x calorias serão liberadas.

4. Cálculo do H quando houver energia de ligação envolvida:

H = H₁ +H₂

H₁: é a soma de toda energia gasta para quebrar todas as ligações dos reagentes. É sempre positiva, ou seja, o processo é endotérmico.

H₁: é a soma de toda energia liberada quando todas as ligações dos produtos forem formadas. É sempre negativa, ou seja, o processo é exotérmico.

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