Termoquímica: equações e gráficos.

De posse da informação de que a entalpia é equivalente à energia trocada sob a forma de calor quando a pressão é mantida constante, podemos atribuir uma determinada quantidade de entalpia a qualquer fenômeno ou processo estudado. Desde que se tenha em mente o fato de que a entalpia medida corresponde a uma variação e não a valores absolutos. Não conseguimos medir a entalpia antes e depois de um fenômeno, apenas a quantidade absorvida ou liberada por ele, por isto chamamos de variação, e representamos por 𝛥H.

Uma equação termoquímica é representada pelas substâncias que dela participam como reagentes ou produtos. Ela deve estar devidamente balanceada e os estados físicos das substâncias envolvidas devem corresponder à temperatura e pressão atribuídos à medida daquele valor de 𝛥H. Chamamos a equação acima de equação de combustão do gás metano à temperatura de 25 °C e 1 atm de pressão. O valor de sua variação de entalpia é de -890,4 kJ para cada mol de metano consumido. Isto significa que a quantidade de energia citada é liberada durante o processo.

Classificamos o fenômeno quanto à sua variação de entalpia (𝛥H) em exotérmico ou endotérmico. Se a variação é positiva, significa que os produtos possuem mais energia que os reagentes, esta energia extra veio da vizinhança, esfriando-a, por isso é endotérmica. Se a variação é negativa, significa que os produtos possuem menos energia que os reagentes, esta diferença foi liberada para a vizinhança, aquecendo-a, por isso é exotérmica.

Podemos representar a equação termoquímica de uma outra forma:

Caso a energia apareça somando entre os produtos, trata-se de um fenômeno exotérmico, caso apareça somando entre os reagentes, trata-se de um endotérmico. Ela não aparecerá subtraindo. Além desses, podemos expressar a variação de entalpia do fenômeno por meio de gráficos.

Caminho da reação significa o sentido dela. O mais comum é que os reagentes se transformem em produtos. Assim, na reação exotérmica, os produtos estarão em um patamar abaixo do patamar dos reagentes.

Na endotérmica ocorre o oposto, são os produtos em patamar acima dos reagentes. Veja como fica para a combustão completa do metano:

De posse dessas informações, podemos classificar alguns fenômenos de acordo com a variação de entalpia. Veja os exemplos:

As mudanças de estados físicos da matéria são três delas exotérmicas, solidificação, condensação e ressublimação, e três delas endotérmicas, fusão, vaporização e sublimação. 

As reações de combustão são em sua maioria reações exotérmicas, mas não a totalidade. Algumas reações de nitrogênio com oxigênio são, tecnicamente, reação de combustão e não liberam energia.

O caso da pizza em forno à lenha é uma ótima pegadinha para os distraídos de plantão. Depende do caso, a pizza assar é endotérmico, a lenha queimar é exotérmico.

Algumas bolsas de gelo contém um material que, após alguns estalos, sofre uma reação endotérmica, dando a sensação de gelado.

è possível também estabelecer uma relação estequiométrica entre os participantes da reação e sua respectiva variação de entalpia. Veja a situação a seguir:

Imagem retirada de "autoesporte" (link).

Digamos que um carro aleatório seja capaz de percorrer 516 quilômetros com o tanque cheio em uma pista reta e horizontal. Com metade do tanque, nas mesmas condições, ele percorrerá metade disto, ou seja, 258 km. Com a quarta parte do tanque, apenas 129 km. Isto significa que a energia liberada pelo combustível, em sua reação de combustão, é diretamente proporcional à quantidade dele. É isto o que queremos dizer com relação estequiométrica.

Em termos de equação, caso se reescreva a equação com os coeficientes duplicados, a variação de entalpia também será duplicada, veja:

Com isto eu encerro esta parte. Se ajudou deixa um comentário. Até a próxima.