Termoquímica no Enem

Preparamos para você dicas valiosas sobre Termoquímica no Enem que enfocam fórmulas, interpretações e situações possíveis de serem cobradas no exame.

Com as nossas dicas, estudar Química se tornará mais fácil
Com as nossas dicas, estudar Química se tornará mais fácil
Por Diogo Lopes Dias
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Um tema de química muito recorrente no Enem é Termoquímica. Para facilitar e enriquecer o seu estudo, elaboramos dicas sobre cálculos que envolvem essa área de estudo. Vamos lá?

1ª Dica: Unidades de medida utilizadas na Termoquímica

A Termoquímica é um ramo da Físico-química que estuda a quantidade de energia (na forma de calor) liberada ou absorvida em uma reação química. As unidades utilizadas para as medidas de calor são:

  • calorias (cal) ou quilocalorias (Kcal), sendo 1 Kcal = 1000 cal;

  • Joules (J) ou quilojoules (KJ), sendo 1KJ = 1000 KJ.

*1 cal = 4,18 J

2ª Dica: Fórmulas utilizadas em Termoquímica

a) Para calcular a variação da entalpia de uma reação:

ΔH = Hp – Hr

  • ΔH: variação da entalpia

  • Hp: entalpia dos produtos

  • Hr: entalpia dos reagentes

Essa fórmula é utilizada quando o exercício fornece os valores das entalpias dos participantes (reagentes e produtos) da reação. Por exemplo:

Sabendo que as entalpias de formação das moléculas X2, Y2 e XY são, respectivamente, -68,3 Kcal, -40 Kcal e -92,37 Kcal, determine o valor do ΔH dessa reação química.

1X2 + 1Y2 → 2XY

1o Passo: Determinar a entalpia nos reagentes. Para isso, somamos os resultados da multiplicação do coeficiente estequiométrico do reagente pela sua entalpia:

Hr = 1.(-68,3) + 1.(-40)

Hr = - 68,3 -40

Hr = - 108,3 Kcal Kcal

2o Passo: Determinar a entalpia nos produtos. Para isso, somamos os resultados da multiplicação do coeficiente estequiométrico do produto pela sua entalpia:

Hp = 2.(-92,37)

Hp = - 184,74 Kcal

3o Passo: Calcular a variação da entalpia com a seguinte fórmula:

ΔH = Hp - Hr

ΔH = - 184,74 + (- 108,3)

ΔH = - 184,74 - 108,3

ΔH = - 293,04 Kcal

b) Para calcular a variação da entalpia em uma questão sobre lei de Hess:

ΔH = ΔH1 + ΔH2 + ΔH3 + ...

ΔH1: variação da entalpia da 1a reação

ΔH2: variação da entalpia da 2a reação

ΔH3: variação da entalpia da 3a reação

Essa fórmula é utilizada quando a questão fornece a variação da entalpia de cada uma das reações envolvidas no processo químico.

Exemplo: Dadas as equações e seus respectivos valores de entalpias:

1Cgrafita + 1 O2 → 1 CO2 ΔH = -94,1 Kcal/mol

1 CO2 → 1 Cdiamante + 1 O2 ΔH = -94,1 Kcal/mol ΔH = 94,5 Kcal/mol

Determine a variação da entalpia do processo abaixo:

1Cgrafita → 1 Cdiamante

Para determinar o valor da entalpia da equação acima, basta somamos os valores das variações de entalpia fornecidos:

ΔH = ΔH1 + ΔH2

ΔH = -94,1 + 94,5

ΔH = 0,4 Kcal

OBS.: Foi realizada a soma direta dos valores dos ΔH fornecidos porque os itens (O2 e CO2) que se repetem nas equações não aparecem na equação final e estão em lados opostos da seta.

c) Para calcular a variação da entalpia em um exercício sobre energia de ligação:

ΔH = Hr + Hp

Essa fórmula é utilizada quando a questão fornece os valores das energias de ligação de cada um dos átomos envolvidos no processo químico.

OBS.: As energias de ligação nos reagentes sempre são trabalhadas com valores positivos, enquanto as dos produtos apresentam valores negativos.

Exemplo: Sabendo que as energias de ligação nas moléculas H2, F2 e HF são, respectivamente, -104,2 Kcal, -36,6 Kcal e -134,6 Kcal, determine o valor do ΔH dessa reação química.

1H2 + 1F2 → 2HF

1o Passo: Determinar a energia das ligações presentes nos reagentes. Para isso, somamos os resultados da multiplicação do número de vezes que a ligação aparece na fórmula das substâncias dos reagentes. Nunca esqueça que o coeficiente estequiométrico da equação deve multiplicar sempre o valor da energia da ligação.

Hr = 1.1.(104,2) + 1.1.(36,6)

Hr = 104, 2 + 36,6

Hr = 140,8 Kcal

2o Passo: Determinar a energia das ligações presentes nos produtos. Para isso, somamos os resultados da multiplicação do número de vezes que a ligação aparece na fórmula das substâncias do produto:

Hp = 1.2.(-134,6)

Hp = 2. (-134,6)

Hp = - 269,2 Kcal

3o Passo: Calcular a variação da entalpia na fórmula referente à energia de ligação:

ΔH = Hr + Hp

ΔH = 140,8 + (- 269,2)

ΔH = 140,8 - 269,2

ΔH = - 128,4 Kcal

d) Para calcular a variação da entropia de uma reação

ΔS = Sp – Sr

  • ΔS: variação da entalpia

  • Sp: entropia dos produtos

  • Sr: entalpia dos reagentes

Essa fórmula é utilizada quando a questão fornece os valores das entropias dos participantes (reagentes e produtos) da reação.

Exemplo: Sabendo que as entalpias de formação das moléculas H2, Cl2 e HCl são, respectivamente, 130,67 Kcal, 223,09 Kcal e 186,8 Kcal, determine o valor do ΔH dessa reação química.

1H2 + 1Cl2 → 2 HY

1o Passo: Determinar a entropia nos reagentes somando os resultados da multiplicação do coeficiente estequiométrico do reagente pela sua entalpia:

Hr = 1.(130,67) + 1.(223,09)

Hr = - 68,3 -40

Hr = 353,76Kcal Kcal

2o Passo: Determinar a entropia no produto somando os resultados da multiplicação do coeficiente estequiométrico do produto pela sua entalpia:

Hp = 2.(186,8)

Hp = 373.6 Kcal

3o Passo: Calcular a variação da entalpia com a seguinte fórmula:

ΔH = Hp - Hr

ΔH = - 184,74 + (- 108,3)

ΔH = - 184,74 - 108,3

ΔH = - 293,04 Kcal

e) Para calcular a variação da energia livre de Gibbs

ΔG = ΔH – ΔS.T

  • ΔG: variação da energia livre de Gibbs

  • T: temperatura da reação

Essa fórmula é utilizada quando a questão fornece os valores da variação da entropia, variação da entalpia e a temperatura.

Exemplo: Determine a variação da energia livre de Gibbss do processo químico representado abaixo. Saiba que ela foi realizada a 25 oC e que os valores das variações de entalpia e entropia são, respectivamente, -19 Kcal/mol e 18 cal/mol.

1o Passo: transformar o valor da entalpia de cal para Kcal. Para isso, basta dividirmos por 1000:

ΔH = 100. 18

ΔH = 1800 Kcal/0mol

2o Passo: Transformar a temperatura fornecida em Celsius para Kelvin. Para isso, bastar somar o valor com 273:

T = 25 + 273

T = 298 K

3o Passo: Calcular o ΔH

ΔG = ΔH – ΔS.T

ΔG = 1800– 18.298

ΔG = 3564

3ª Dica: Interpretação de resultado de cálculos na Termoquímica

  • Para ΔH > 0, reação é endotérmica;

  • Para ΔH< 0, reação é exotérmica;

  • Para ΔS > 0, reação tende a não ser espontânea;

  • Para ΔS < 0, reação tende a ser espontânea;

  • Para ΔG > 0, reação não é espontânea;

  • Para ΔG < 0, reação é espontânea.

4ª Dica: Relação entre massa molar e variação de entalpia

Muitas questões sobre Termoquímica relacionam a quantidade de energia absorvida ou liberada na reação com a massa molar de alguma substância presente no processo.

Quando isso ocorre, a questão fornece a quantidade de energia (liberada ou absorvida) em cal ou Kcal/mol ou em J ou KJ/mol, bem como a massa utilizada de uma substância qualquer.

Exemplo: Determine a quantidade de calor liberada na queima de 10 gramas de uma vela (C20H42). Saiba que se trata de uma reação cujo ΔH é igual a – 13300 KJ/mol.

1o Passo: Calcular a massa molar (M1, em g/mol) da vela. Para isso, multiplicamos a quantidade de átomos do elemento pela sua massa molar e, depois, somamos os resultados:

M1 = 20.12 + 42.1

M1 = 240 + 42

M1 = 282 g/mol

2o Passo: Montar uma regra de três. Na primeira linha, utilizamos a energia fornecida (13300 KJ/mol) e a massa calculada (282 g/mol); na segunda linha, utilizamos a massa fornecida (10 gramas):

282 gramas …......... - 13300KJ

10 gramas …......... x

282.x = 10. (- 13300)

282.x = - 133000

x = - 133000
      282

x = - 471,63 KJ/mol


Por Diogo Lopes Dias
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