capruo 2 - 05 carores ds Éâção 111

Copílulo 2Os colores de reofio

InlÍoduFoCalor de reaçao ê a denominação geÍérica da vaíiação de entalpia obseÌvada em uma

reação.Em função do tipo de reação em que foì obse ado, o calor de Ìeação recebe uma deno-

minação específica.

Exemplos:reação de combustão - calor de combustãoreação de neutralização - caÌor de neutralização

npos de cololes de Íoo$oVamos ânalisaÌ os seguintes tipos de óalores:

Color do fusõot a var iaçào da enralprâ obse^âda (calor absorr ido) na fusào Lorai de / mol da (ub!

tância, à pressâo de 1 atm:

H:Ol') - HzOro ^H

= + 1'7 kcaÌ/moÌ(€lor de fuâo da ásuâ sólida)

Color dê solidifico€oÉ a vaÍiação de entaÌpia observada (calor liberado) na soÌidificaçâo total de t mol da

substância, à pressão de I atm:

H,O(D -

HrO(,r ^H

= -1,7 kcaì/moÌ(calor de solidificaçào da ásuâ üqujda)

Color de vopoÍizoÉoÊ a variação de entalpia obseÍvada (calor absowido) na vaporização total de I mol da

I substância, à pressão de I atm:

H'O(,) -

H,O(e ^H

= + 10,5 kcal/mol, (caìor de vapo.ização da ásüa liqüida)

I

L

112 Un'dâde 2 ÌemoauÍm.a

ColoÍ de condensoÉoE a variação de entalpia observada (caìor libeíado) na cond€nsação de 1 mol da subs-

tância, à pressão de I atm:

H,O(e -

H,O(,^H

= -10,5 kcallmoÌ(calor de cond€nsação do vapor de Aeua)

mol de I{4 com I moì de

^H: - I3,8 kcaÌ/mol

^H = -13,8 kcal/mol

^H = 13,8 kcãYmol

^H = -25,0 kcâl/mol

^H = - 16,5 kcal,hol'

ColoÍ de soluçõo ou color de dissoluÉoÉ a variação de entalpia observada na dissolução de 1 r/o/ da substâncìa (soluto) em

solventesuficiente paÍa uma solüção diluida, d€ modo que a adição de mais solvente não al-teÍe o estado lérmico do sistema:. (alor de di l \otuçào do gá' c londÍìco:

HCÌc) + HzO(. - HrO(:d + Clcd ^H

: 18,0 kcal/mol

Note que a dissolução do HC\sì é um processo exotérmico.. Calor de dissolução do cloreto de amônio sólido:

NHaCI(,) + aq -

NHi.q)+ ClGq)^H

- + 1,6 kcâÌ/mol

Not€ que a dissolução do NH4CIí,) é um processo endotérmico.

Color de neulÍolizo@oÉ â variaçêo de entalpia obiervada na neutialização de I

OH(at, âmbos em solìrções dilúdâs:

HC\,q) + NaOH(a) - NaC\"d + H,o(,)HNOj("q) + KOH(.q) + KNO3(4) + HrO(,)

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

HCN("q) + NaOH("q) - NaCN(a) + HrOú)(fraco) (rofte)

HFr.ar + NaoH("o - NaF("q, + H,ou)(fraco) (rore)

Qqsndo a \eutrclização ocoffe enlre um ácido e uìna base fo es, o calor de neutrali-zaçtÍo é pruticamèite constante, pois a únícs reação qüe realmente ocone é a seguinte:

H(à + OHãq) - H,Oir^H

= - 13,8 kcal,hol

Se o ácido ou a base, ou ambos, são eletróÌitos fÍacos, o calor de neÌrtralizaçáo ê diïe-reÍÌte em cada caso, Essa difeÍença se dá em virtude de oco[erem outras leâções simultâ-neamente à de neutraÌização (hidróÌise, hidÍatação etc.), cujos

^H, somados ao caloÍ de

neutralização, dâo no balanço energético final um valor difeÍente de43,8 kcal/mol:

capÍtuto 2 Os cato'es de reôcáo 113

ffi ExercÍcio de aprendizogem {ffiEA20) ldeo:ifique ar equâções abãiro, dando a denomiução specítca ao ÀH:

â) Eclln + H1o(r) -

H3O(ïar + Ct;o AH = -18,0 kcatb) Fe61

- Fq, AH = + 2,7 kÈl

0 HCìGqr + NaOH@r -

NaCl@ + H1O(r) AH = 13,8 kcâld) SO,{0 ' SOrl!) AH = +5,39 kcal0 Cuclz6) + aq

- Cuclroo aH = 11,08 kcal

t) Âccìo - AsClúì AH = + 3,05 kcald BaSOro + aq * BãSOi(4) AH = + 5,58 Ìcalh) Mgo * Mg(4 AH = +2,12 kcali) HNO3Gqr + NaOH@

- NaNOrGqÌ + H,Oo AH = 13,8 kcãl

t Na?SrOr(,) + aq -

NarSrOrGd ^H

= -1,7 kcal

Color ds ÍoÍmoÉo ( a HÍo)E a variação de entalpia obs€ryada na formação de I nol de motéculas ale um com-

posto, a partir dos elementos em seu estado-padrão,O €stado-padrão ob€dece às seguint€s condições:

. um mol de uma ,t rá.rtancia simples;

. condrções ambientes de 25'C e I atm;

. estado fisico habitual, nas €ondições ambientes;

. estado aÌotrópico mais esrável.

Nessas condiçòes. delinimos entalpia molar rilr como a enlalpia no eíado-padráo.Por convenção, seu valor é zero (FÌ = 0).

l

I

diferente de zero A forma habituaÌ não é H e sim a moléculadiatômicâ Hr.

A forma alotrópica mais estável é O:.

E uma substântia composta.

A foíma alotrópica mais estável é CG^ríd.

T

!!! un'aaaa z r--.qumi<a

Exemplos:

l) Formação da água ltquida:

H,sr +

-O:,e

* lH,O,, l-T

AHi = 68,3 kcat/mol

O calor de foÌmaçáo de H!O(4 é de -68,3 kcal/mol, pois ele conesponde à formâção dëI mol de }l2Ot!'a partir dos elemenlos no estado-padrão.

2) Formação do dióxido de carbono:

Ck*!r) + O:(d - ICO:rs)Ì ^Hi

: -94,1 kcal/mol

O calor de formaçâo do dióxido de carbono é de -94,1 kcal/mot, pois ele corresponde àlbrmação de I n o/ de COrG) a parrir dos elementos no estado-padrão.

Observações:

l) A equação:

Clau^-" ;+O,6y-CO1,1^H

= -94,5 kcaì/mol

nào represenra a formaçáo do CO ,! . e. con.eqüentemente. o valor -94,5 Lcal mot nãoè o 'eu calor de lormação. poir . apesar de estar se ormando I motde CO.,s. . o Cd , . . ,não é o estado-padrâo do carbono.

2) A equação:

Hne)+CLc)-2HC\s)

não representa a formação do HC\d e, conseqüenlemenle, o valor - zt4 kcal não é o seucalor de formação, pois -44 kcal corespondem à foÌmação de 2 mols de HCls).Entretanto, se simpìificarmos a equação dada por 2, reremos a formação do HÒir"ì:

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

3) A equaçãol

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

^Hi = 22 kcal/moì

AH = 23 kcal/mol

não repÌesenta â formaçâo do SOr(s) e, conseqüentemente, o valor -23 kcal/mol não é oseu caloÌ de formação, pois, apesar de estâr se formando I mol de SOr"ì, esta formaçãonão ocorre a partir dos elementos no estado-padÌão, já que SO!(s);ão é substânciaslmpres,

^H = -44 kcal

L

2 Os (stds dô reàção

Veja os caloÌ€s de lormâção (^Hf ) de alCumas subsúncias:

Sübstâncir

H,O,", -58,1

H,our -68,3

H:o:,,)

CâO, , - 151,8

SO:e, - '70,9

SO:cr -94,J

H.Sur 4,8

NHTE) 11,0

Co,*r -26,1

CO:rer -94,1

anf lt'trtinc{250C, I rt!|

Nroer + 19,5

Non, + 2t,6

NO:r r + 8,0

0:cr + 34,0

oau 0

0

0

0

,"r,,*r, l^#if.,"í_iCHn(o

- t'7 ,9

CrHn(o(etano)

Cu H,rgr(etrno)

c:HjoH(l)álcool etilico) 66,3

CcH;rl(benzeno) + I1,7

C.Ha(o

CiHrrer(buÌeno-l) + 0,28

CrHóro(propeno) + 4,88

i!Ìì:ü Exercício resolvido 1ìili'iÌÌiìì!riiiiìi,ìl.jji.:,, iiìiiiìiiïili:iìliiiii.iit.ER2l Escrevs a-equãcào termoquimicã da rêação de iormação do pct5Ì"r , sabendo que

AH; = _95,41c4/mol.

Os elementos formadores do pCtsr"rsão o fósforo e o c loro. Então:

{ estado padrãodo fósÍoro - pN--sú

I estado padrão do cloro - Ctr Ìo)

P . - -

| ; Ct. s I pct , ^do

_ -95.4 rcâ mol

ri,$i ExercÍclo de aprendizogem i!iii:i{Ìlìii:',j.ïÌ,,.,,i!,

cHaGì HCìGì cHsclrslCO)c) HFt t SOIG) con, NOl10

^El {rc'ì/nolt -r9ó,5 -19,ó 94,1 64,2 -70,9 -26,4 +E,0 + 34,0

I

f,Á21) Dâda a tâbela dos mìoies de lomação (ÀEl), ronc ar rcspetivas equações temoquimicô:

l

"116 uniaatau - rarmoqurnrca

ColoÍ de combustooE a variação de entalpia obs€rvada na combustão totaÌ de 1molda subsrância, nas con-

dìções ambientes de 25'C e I atm. As substâncias devem estaÍ no seu estado físico habitualnessas condições,

Exemplos:

l) Combustão do metano (CHa):

I Cl{4(s) + 2O,(g) - CO,c) + 2H,O(r) ^H

: -212,8 kcal,holÌ

O calor d€ combustão do metano é de -212,8 kcal/moÌ, pois esse valor coríesponde ácomtJustão de -l nol de CHac).

2) Combustão do álcooÌ elíÌico (C:H5OH):

lCrH5OH(4 + 3OrG) - 2COrG) + 3HrO(/)tO calor de combustão do áÌcool etiÌico é de -327,6 kcal,hoì, pois esse valor correspon-de à combÌrstão de 1 mol d9 CTHTOH(!).

^H : -127,6 kcat/mol

Observações:

l) A €quação:

2CHTOH(4 + 3oro * 2COrc) + 4H,Oc)

2) A equação:

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

é uma equação termoquimica que indica:combustão de I mol d€ H2(d - caloÍ de combustão do Hr(s)formâção de I mol de H2Oo - caloÍ de formação do HrO(r)

^H = -357,2 kcaÌ

rcpresenta a combüstão do metanol. Entretanto, o vaÌoÍ -357,2 kcal não é o caÌoÍ decombustão do meúanol, pois ele coÍresponde à combustão de 2 ,Ì106.Simplificando a equação por 2, obtemos o calor de combustão:

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

= 178,6 kcai/mot

^H = 68,3 kcal/mot

- 68,3 kcal/úol- 68,3 kcallmol

I

rÌu o 2 Os cô oês dê Íâa

Vejâ, a seguir, uma tabela de calores de combusrão de aÌgumas substâncias:

-t::r't::ì:Equâção da ct

C6,n,.1 Ì O:1e - CÕr6, -94,1

67,7

- 2CO,k) +

- 2COrG) +-.

- + H,O,, , +

2H,OQ)

H,oar

,Z N',,

crHl(e + 3OrG)

- J^

-3 i0,6

91,4

combustív€l + comburente - prodÌrtos da comtìustâo calor überado

iiii,ii"'à Exercícto rcsotvido rìiÌiÌitiúiilriiìii'dtsïiÉiii,,tffilii1[ìl|tìÌìïl1ililiÍli.,i]ìiÍiliËiilif,tiìêIÍJïiiEB3J Sabe.do que o câtoÍ de combustão do bemeno lC6Hô1rÌ) é AH = 799,4 kcat/mot, es-crovêr a equação termoquímicã corespondenre.

] cun,,. rr5 o_ ". - oco, n . :n.o ,. aH 799,a rcàr mol

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

l,{Ìeï " TuAão r,loquinica de conbu$ào do p,opano (C]HsGì), sabendo qüe aH = _ j23 kcal/mol Epffsenla o caloÌ de mnbu"rão_

f,A23) D€s{ubn o calol de conbu$âo do SO,o, sabendo quel2sorib + O:o

- 2SO3c) AH = -46 kcal

EÂA) Esdeva a eqüação teÍmoquirnica da combuíão do CS,(rr, sabendo qrel

ics.,, . , i oru - ; corú, _ so ,& ^H

r28.( ka,

Energio de tigoFo

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

118

Exemplos:

HrG) -

2H(s)^H

= + 104,2 kcaÌ/moÌ

A equação termoquimica mostra que, paÍa quebrâr âs ligações em I mol demoléculas degás hidrogênio, pÌoduzindo 2 mols de átomos de hidrogênio ro estado gasoso, são con-sümìdas 104,2 kcal.Concluímos, então, que:€nergia de ligação do Hr(d = + 104,2 kcal/mol

2) HCl(g) - H(s) + Cì(r) ^H

= + 103,0 kcal,holA equação termoquímica mostrâ a dissociação de I mol de moléculas HCI(,, produzin-do I mol de átomos H(s) e 1 mol de átomos C\s). Para isso, consome 103,0 kcâl/mol.Concluímos, então, que:energia de lieação do HCler = + 103,0 kcal/molVejâ, a seguiÌ, uma tabela de energia de ligação:

Obs€rvnção:

Quanto tnaior o valor da energia de ligação, mais eÍável é essa lisaçào. Assim, podemos dizer que a ligação Cl - Cl é mâis estável que a F - F, pois:

C!1*1 -

2C\.1Fr(s)

- 2F(s) ^H

= + 57,8 kcaÌ/moÌ

^H = + 36,6 kcal,hoÌ

Isso significa que é mais dificilÍespectivas moÌéculas,

sepaÍar átomos de cloÌo do que átomos de flúor

ilfffi Exelcício resolvidoER4l Dadas as energias de lìgação:

a) Hcl lq) -

Hrq) + Clrqì ÁH = + lo3,Okcal /molb) HBí{e}

- Hrsr + Br{er ÀH = + 88,O kcal /mol

quala l Ìgação mais estável?

A energaa de ligacão do conjunto HCIé maioÍ que a do HBr. Podanto, a ligagão HCIé mais

Rosposta: A ligãção HCI é mãis estável.

W Exercício de oprcndizogem W@wwEA25) Dado o quâdro abâixo. coloque as subslânci$ m orden cresúte das resperivas eneÌgjas de lieação:

.u "- riHH + 104,0

Hror H_F + 135,0HIro H.I

o:o + t19,0

I - t +16,1

N=N + U6,0

4 Qual â Ísaqão nú eslálet?bì Qual a lieãçào mis Íácit de ouební.r Entrc I'idrc8enio e ousmjo. qua'motêcutâ e úãi stávetl

ffi Exercíclos de Íkoção @EF6l A foÍmação de 1 mol dê óxido de magnésro (MgO), nas condiçòes ambientes, a,rrssentauma var iação de êntatpia isuata _ t 4ó. .

endotérmico ou exotérmicô. | (cãt. Equacronê o fenômeno e ctâssifique-o em

EF7) Parã romper as rigacòes enÌre os átomos de hidrogênio em r mor de morêcuras H e necessár io Íornecêr 104.2 "car. Ouatd denominacão erp",r , "u ouo" u

"""" ""r" l j

, - "

EFal D^adas as substências abaixo, indìque se â entatpra_pãdrão é iguala zero ou difêrcnte de

EFg) Dada a equãção têmoquÍmics:NH3r,) * NH31s) AH = +5,26kcalquãl o câtor de condensação da amônia em rcrmos de

^H/EFIOl ldenriliouê os cãtoÍes de reaciro das equaçoes ãbãr\o:

ã) HCl,s. - aq . HCt,"q, ÂH _ ts.Okcarmolb) Hclraql + NãoHraqJ * Nactráq) + Hro{t)

c) NH31s) + Êo.." , -ÊH,ol , ) + +N,,q)d) Cre,ar ibr + 2Hr1g) = CHarsr AH = -17,9kcat/mote) C.H\OH,

-C.H.OH,q, aH- r4,Za4kcât molr ì CôH6., , C"Hsr". AH - -2,34kcatmols) c l r lo) - 2cl1o) AH = +57,8 kcal /mol

a) átomos de oxjgêniob) moléculas de gás nitrogênio

grafitê

enxofrê monoclÍnico

gìd)

f ì

^H = -13,8kcãt/mol

AH = 91,4 kcaÍ/mol

ì