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c a p r u o 2 - 0 5 c a r o r edss É â ç ã o

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Copílulo2

Oscoloresde reofio InlÍoduFo Calor de reaçaoê a denominaçãogeÍérica da vaíiação de entalpia obseÌvada em uma reação. Em funçãodo tipo de reaçãoem que foì obse ado, o calor de Ìeaçãorecebeuma denominaçãoespecífica. Exemplos: reaçãode combustão reaçãode neutralização -

calor de combustão caÌor de neutralização

nposdecololes deÍoo$o VamosânalisaÌos seguintestipos de óalores:

Color dofusõo t a variaçào da enralprâ obse^âda(calorabsorrido)na fusàoLoraide / mol da (ub! tância, à pressâode 1 atm: H:Ol')

-

= + 1'7 kcaÌ/moÌ

HzOro (€lor ^H

de fuâo da ásuâ sólida)

Colordêsolidifico€o É a vaÍiação de entaÌpia observada(calor liberado) na soÌidificaçâo total de t mol da substância,à pressãode I atm: H,O(D

-

HrO(,r

= -1,7 kcaì/moÌ (calorde solidificaçàoda ásuâ üqujda) ^H

Color devopoÍizoÉo Ê a variaçãode entalpiaobseÍvada(calor absowido)na vaporizaçãototal de I mol da substância,à pressãode I atm:

I

H'O(,) ,

I

-

= + 10,5kcal/mol

H,O(e (caìor ^H

de vapo.ização

da ásüa liqüida)


112

Un 'dâ de 2

Ìe m oauÍ m . a

ColoÍdecondensoÉo E a variaçãode entalpiaobservada(caìorlibeíado)na cond€nsação de 1 mol da substância,à pressãode I atm: = -10,5 kcallmoÌ H,O(e H,O(, (calor ^H de cond€nsaçãodo vapor de Aeua)

oucolordedissoluÉo ColoÍdesoluçõo É a variaçãode entalpiaobservadana dissoluçãode 1 r/o/ da substâncìa(soluto)em paÍa uma solüçãodiluida, d€ modo quea adiçãode maissolventenão alsolventesuficiente teÍe o estadolérmico do sistema: . (alor de dil\otuçàodo gá' clondÍìco: : 18,0kcal/mol HCÌc) + HzO(. - HrO(:d + Clcd ^H Note que a dissoluçãodo HC\sì é um processoexotérmico. . Calor de dissoluçãodo cloretode amônio sólido: NHi.q)+ ClGq) - + 1,6 kcâÌ/mol ^H endotérmico. Not€ que a dissoluçãodo NH4CIí,)é um processo

NHaCI(,) + aq

deneulÍolizo@o Color É â variaçêo de entalpia obiervada na neutialização de I mol de I{4 OH(at, âmbosem solìrçõesdilúdâs: HC\,q) + NaOH(a) NaC\"d + H,o(,) HNOj("q)+ KOH(.q) + KNO3(4)+ HrO(,)

* ju,so.,." + NaoH(.qr +Na,so4(4)+ H,ou,

com I moì de

-I3,8 kcaÌ/mol ^H: = -13,8 kcal/mol ^H = 13,8kcãYmol ^H

Qqsndo a \eutrclização ocoffe enlre um ácido e uìna basefo es, o calor de neutralizaçtÍo épruticamèite constante,pois a únícs reaçãoqüe realmenteocone é a seguinte: H(à + OHãq) -

= - 13,8kcal,hol

H,Oir ^H

Seo ácidoou a base,ou ambos,sãoeletróÌitosfÍacos,o calor de neÌrtralizaçáo ê diïereÍÌteem cadacaso,EssadifeÍençasedá em virtude de oco[erem outrasleâçõessimultâneamenteà de neutraÌização(hidróÌise,hidÍataçãoetc.), cujos somadosao caloÍ de ^H, neutralização,dâo no balançoenergéticofinal um valor difeÍente de43,8 kcal/mol: HCN("q) + NaOH("q) (fraco) (rofte) -

NaCN(a) + HrOú)

HFr.ar (fraco)

NaF("q, + H,ou)

+ NaoH("o (rore)

-

= -25,0 kcâl/mol ^H = - 16,5kcal,hol' ^H


capÍtuto 2

Os cato'esde reôcáo

113

ffi ExercÍciode aprendizogem {ffi EA20)ldeo:ifique ar equâções abãiro,dandoa denomiuçãospecítcaaoÀH: â) Eclln + H1o(r) H3O(ïar + Ct;o AH = -18,0 kcat b) Fe61 Fq, AH = + 2,7kÈl + NaOH@r NaCl@+ H1O(r) AH = 13,8kcâl 0 HCìGqr d) SO,{0' SOrl!) AH = +5,39kcal aH = 11,08kcal 0 Cuclz6)+ aq - Cuclroo t) Âccìo - AsClúì AH = + 3,05kcal d BaSOro+ aq * BãSOi(4) AH = + 5,58Ìcal h) Mgo * Mg(4 AH = +2,12kcal i) HNO3Gqr + NaOH@ NaNOrGqÌ + H,Oo AH = 13,8kcãl = + aq NarSrOrGd t Na?SrOr(,) -1,7 kcal ^H

Color dsÍoÍmoÉo( a HÍo) E a variaçãode entalpiaobs€ryadana formaçãode I nol de motéculasaleum composto, a partir dos elementosem seuestado-padrão, O €stado-padrão ob€deceàs seguint€s condições: . um mol de uma ,t rá.rtanciasimples; . condrçõesambientesde 25'C e I atm; . estadofisico habitual,nas€ondiçõesambientes; . estadoaÌotrópicomais esrável. Nessascondiçòes.delinimosentalpiamolar rilr como a enlalpia no eíado-padráo. Por convenção,seuvalor é zero (FÌ = 0).

diferentede zero

A forma habituaÌ não é H e sim a molécula diatômicâHr. A forma alotrópicamais estávelé O:. E uma substântiacomposta. A foíma alotrópicamaisestávelé CG^ríd.

l

I


!!!

un'aaaa z

r--.qumi<a

Exemplos: l) Formaçãoda águaltquida: * lH,O,,l AHi = 68,3kcat/mol -T -O:,e O calor de foÌmaçáode H!O(4 é de -68,3 kcal/mol, pois eleconespondeà formâçãodë I mol de }l2Ot!'a partir dos elemenlosno estado-padrão. H,sr +

2) Formaçãodo dióxido de carbono: Ck*!r) + O:(d

-

ICO:rs) Ì

: -94,1 kcal/mol ^Hi

O calor de formaçâodo dióxidode carbonoé de -94,1 kcal/mot, poiselecorresponde à lbrmaçãode I n o/ de COrG)a parrir dos elementosno estado-padrão. Observações: l) A equação: = -94,5 kcaì/mol

C lau^- " ; + O , 6y -C O1 ,1

^H nàorepresenra a formaçáodo CO ,!.e. con.eqüentemente. o valor-94,5 Lcal mot não è o 'eu calorde lormação. poir.apesar deestarse ormandoI motdeCO.,s..o Cd ,.. , não é o estado-padrâo do carbono. 2) A equação: = -44 kcal ^H não representa a formaçãodo HC\d e, conseqüenlemenle, o valor - zt4kcal não é o seu calor de formação,pois -44 kcal corespondemà foÌmaçãode 2 mols de HCls). Entretanto,se simpìificarmosa equaçãodada por 2, reremosa formaçãodo HÒir"ì: Hne)+CLc)-2HC\s)

]n,,., + ] cr,*,- rncr,,, I

=

22 kcal/moì

^Hi

3) A equaçãol

so,G)+ + o,(s)- sorG)

AH =

23 kcal/mol

não repÌesentaâ formaçâodo SOr(s) e, conseqüentemente, o valor -23 kcal/mol não é o seucaloÌ de formação,pois, apesarde estârseformando I mol de SOr"ì, estaformação não ocorre a partir dos elementosno estado-padÌão,já que SO!(s);ão é substância slmpres,


2

Os (stds

dô reàção

Veja os caloÌ€sde lormâção(^Hf ) de alCumassubsúncias:

anf lt'trtinc

Sübstâncir

{250C,I rt!|

H,O,",

- 5 8,1

Nroer

+ 19 , 5

H,our

-68,3

Non,

+ 2t,6

NO:rr

+ 8,0

H:o:,,) CâO,,

0:cr

- 151,8

SO:e ,

-94,J

H.Sur

4,8

CuH,rgr (etrno) c:HjoH(l) álcool etilico)

0

Co,*r

-26,1

CO:rer

-94,1

66,3

CcH;rl (benzeno)

+ I1,7

C.Ha(o

0

11,0

NHT E )

- t'7,9

CrHn(o (etano)

0

-'70,9

SO:cr

CHn(o

+ 34,0

oau

,"r,,*r, l^#if.,"í_i

0

CiHrrer (buÌeno-l)

+ 0,28

CrHóro (propeno)

+ 4,88

i!Ìì:ü Exercício resolvido 1ìili'iÌÌiìì!riiiiìi,ìl.jji.:,, iiìiiiìiiïili:iìliiiii.iit. ER2 l E s c r ev s a- equ ã c à ote rmo q u i m i c ãd a rê a ç ã ode i ormação do pct5Ì" r,sabendoque A H; = _95, 41c 4 /mo l . O s elem ent osf orm a d o re sd o p C ts r" rs ãoo fó s fo roe o cl oro.E ntão: p N --s ú { es t adopadr ão d ofó s Ío ro padr ão es t ado d o c l o ro I - C trÌo ) P .

| --

I p c t,

; C t. s

^do

_ -9 5.4 rcâ mol

ri,$i ExercÍclo de aprendizogem

i!iii:i{Ìlìii:',j.ïÌ,,.,,i!,

f,Á21)Dâdaa tâbela dosmìoies (ÀEl), ronc ar rcspetivas delomação equações temoquimicô: cHaGì

^El

{rc'ì/nolt

-r9ó,5

HCìGì cHsclrslC O)c) HFtt

-1 9 ,ó

94,1

SOIG)

con,

64,2 -70,9 -26,4

NOl10

+ E ,0 + 34,0


l 116

uniaatau- rarmoqurnrca

"

ColoÍdecombustoo E a variaçãode entalpiaobs€rvadana combustãototaÌ de 1molda subsrância, nascondìçõesambientesde 25'C e I atm. As substâncias devemestaÍno seuestadofísicohabitual nessascondições,

Exemplos: l) Combustãodo metano(CHa): I Cl{4(s)+ 2O,(g) - CO,c) + 2H,O(r) Ì

: -212,8 kcal,hol ^H

O calor d€ combustãodo metanoé de -212,8 kcal/moÌ, pois essevalor coríespondeá comtJustão de -l nol de CHac). 2) Combustãodo álcooÌelíÌico(C:H5OH): lCrH5OH(4+ 3OrG) 2COrG)+ 3HrO(/) -

t

: -127,6 kcat/mol ^H

O calor de combustãodo áÌcooletiÌicoé de -327,6 kcal,hoì, pois essevalor corresponde à combÌrstãode 1 mol d9 CTHTOH(!). Observações: l) A €quação: 2CHTOH(4+ 3oro *

= -357,2 kcaÌ

2COrc) + 4H,Oc) ^H

rcpresentaa combüstãodo metanol.Entretanto,o vaÌoÍ -357,2 kcal não é o caÌoÍ de combustãodo meúanol,pois elecoÍrespondeà combustãode 2 ,Ì106. Simplificandoa equaçãopor 2, obtemoso calor de combustão:

lcHroH(4+ jo,,,, - co,,, * zn,o,,, I

=

178,6kcai/mot

^H

2) A equação:

n , * , +] o, , , - n , o , , ,

= 68,3kcal/mot ^H é uma equaçãotermoquimicaque indica: combustãode I mol d€ H2(d - caloÍ de combustãodo Hr(s) formâçãode I mol de H2Oo - caloÍ de formaçãodo HrO(r)

- 68,3kcal/úol - 68,3kcallmol

I


rÌuo 2

Oscô oês dê Íâa

Vejâ, a seguir,uma tabelade caloresde combusrãode aÌgumassubstâncias: Equâçãoda ct C6,n,.1 Ì

O:1e

-t::r't::ì:

CÕr6,

-

-94,1 67,7

cr Hl( e +

-

3O r G )

-

2CO,k) + 2H,OQ)

- 2COrG)+ -.

J^

H,oar

-3i0,6

,

- + H ,O,,,+ Z N',,

combustív€l+ comburente

-

91,4

prodÌrtosda comtìustâo

calor überado

iiii,ii"'à Exercícto rcsotvido rìiÌiÌitiúiilriiìii'dtsïiÉiii,,tffilii1[ìl|tìÌìïl1ililiÍli.,i] EB3 J S abe. doque o c â to Íd e c o m b u s tã od o b e me no l C 6H ô1rÌ) é AH = crovêr a equaçãotermoquímicãcorespondenre.

] cun,,.

rr5 o_ - oco, n . :n.o ,. ".

aH

799,4 kcat/mot,es-

799,arcàrmol

i!:tìi fxercÍclos de oqendizogem iiiiiirlïiiìiili{iiiì,illllltilllir,lìliÌii!1il,iiÌiril [422)

r,loquinica deconbu$àodo p,opano(C]HsGì),sabendo qüeaH = _ j23 kcal/molEpffsen l,{Ìeï " TuAão la o caloÌ demnbu"rão_

f,A23)D€s{ubno caloldeconbu$âodoSO,o, sabendo quel 2sorib+ O:o 2SO3c) AH = -46 kcal EÂA) Esdevaa eqüação teÍmoquirnica dacombuíãodo CS,(rr,sabendo qrel

ics.,,., i oru -

_ ; corú, so ,&

^H

r28.( ka,

Energio detigoFo

,,.*1, 1x'i:ïÍ:,"ïJ'#ü1 :::ïi*fi ,"i:ïí,ff.,#íi"x:'iï:Ë :ì'-*"** 0."


118 Exemplos: = + 104,2kcaÌ/moÌ HrG) 2H(s) ^H A equaçãotermoquimicamostraque,paÍa quebrârâsligaçõesem I mol demoléculasde gáshidrogênio,pÌoduzindo2 mols de átomosde hidrogênioro estadogasoso,sãoconsümìdas104,2kcal. Concluímos,então,que: €nergiade ligaçãodo Hr(d = + 104,2kcal/mol = + 103,0kcal,hol 2) HCl(g) H(s)+ Cì(r) ^H A equaçãotermoquímicamostrâa dissociação de I mol de moléculasHCI(,, produzindo I mol de átomosH(s)e 1 mol de átomosC\s). Para isso,consome103,0kcâl/mol. Concluímos,então,que: energiade lieaçãodo HCler = + 103,0kcal/mol Vejâ, a seguiÌ,uma tabelade energiade ligação:

Obs€rvnção: Quanto tnaior o valor da energiade ligação,maiseÍável é essalisaçào.Assim,pode mos dizer que a ligaçãoCl - Cl é mâis estávelque a F - F, pois: = + 57,8kcaÌ/moÌ C!1*1 2C\.1 ^H = + 36,6kcal,hoÌ Fr(s) 2F(s) ^H Isso significaque é mais dificil sepaÍarátomosde cloÌo do que átomosde flúor ÍespectivasmoÌéculas,

ilfffi Exelcício resolvido ER4l Dadas as energiasde lìgação: ÁH = + l o 3,Okcal /mol a) Hc llq) H rq )+ C l rq ì H rs r + B r{ e r ÀH = + 8 8 ,O kcal /mol b) HB í { e} quala lÌ gaç ã om a i se s tá v e l ? A energaade ligacãodo conjuntoHCIé maioÍ que a do HBr. Podanto, a ligagãoHCIé mais Rosposta: A ligãçãoHCI é mãis estável.


W Exercíciode oprcndizogem W@ww EA25)Dadoo quâdroabâixo.coloque assubslânci$ m ordencresútedasresperivas eneÌgjas delieação:

. u "- ri Hror HIro

HH

+ 104,0

H_F

+ 135,0

H .I

o:o

+ t19,0

I-t

+ 16,1

N=N

+ U6,0

4 Qualâ Ísaqãonú eslálet? bì Quala lieãçàomis Íácitdeouební .r EntrcI'idrc8enio e ousmjo.qua'motêcutâ e úãi stávetl

ffi

Exercíclosde Íkoção @

EF6l

A foÍmação de 1 mol dê óxido de magnésro(MgO), nas condiçòesambientes,a,rrssenta um a v ar iaç ãode ê n ta tp i ai s u a ta _ t 4 ó ..| (cãt. Equacronê o fenômenoe ctâssifique-oem endotérmicoou exotérmicô.

EF7)

Parã romper as rigacòesenÌre os átomos de hidrogênio em r mor de morêcurasH e ne ,- " c es s ár ioÍ or nec ê r1 0 4 .2 erp" ,r," u ouo" u " c a r. Ou a td d e n o mi n acão " " " " " " r" l j D^adasas substênciasabaixo, indìquese â entatpra_pãdrão é iguala zero ou difêrcnte de

EFal

a) átomos de oxjgênio b) moléculasde gás nitrogênio

d) grafitê

f ì enxofrêmonoclÍnico

EFg)

Dada a equãçãotêmoquÍmics: NH3r , )* NH31 s ) AH = + 5 ,2 6 k c a l quãl o câtorde condensaçãoda amôniaem rcrmos de

^H/ EFIOl ldenriliouêos cãtoÍesde reacirodas equaçoes ãbãr\o: ã ) HCl, s .- aq . H C t," q , Â H _ ts .Ok c armol b) Hclraql+ NãoHraqJ* Nactráq)+ Hro{t) = -13,8kcãt/mol

c ) N H 31 s) +

Ê o..", -Ê H,ol,)

+ +N,, q )

^H AH =

d ) Cr e, ar ibr + 2H r1 g )= C H a rs r AH = -1 7 , 9kcat/mot e) C. H\ O H, aHr4 ,Z a 4kcât mol - C .H .OH ,q , rì CôH6. , , C" H s r" . A H - -2 ,3 4 k c a tm ol s) c lr lo) - 2c l1 o ) AH = + 5 7 ,8 k c a l /mol

91,4kcaÍ/mol

UNID.2-CAP.2-OS CALORES DE REAÇÃO  
UNID.2-CAP.2-OS CALORES DE REAÇÃO  

É a vaÍiação de entaÌpia observada(calor liberado) na soÌidificaçâo total de t mol da substância,à pressãode I atm: H,O(D - HrO(,r ^H Colord...

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