Termoquímica, Cinética e Equilíbrio Flashcards
O que é termoquímica? O que são reações exotérmicas e endotérmicas?
É a parte da química que estuda as transferências de calor entre a reação e o meio.
REAÇÃO EXOTÉRMICA
Libera calor, esquenta o meio.
REAÇÃO ENDOTÉRMICA
Absorve calor, esfria o meio.
O que é entalpia? O que indica a variação de entalpia? Como calcular a variação de entalpia? Quais fatores influenciam a entalpia de uma reação?
Entalpia (h) é o conteúdo de energia de um sistema.
A variação de entalpia (Δh) indica a quantidade de calor cedida ou recebida pelo meio em um processo.
Δh = h produtos - h reagentes
Principalmente pressão e alotropia
Como é o gráfico de uma reação endotérmica e o gráfico de uma reação exotérmica?
https://files.cursoenemgratuito.com.br/uploads/2020/08/rea%C3%A7%C3%A3o-endotermica-grafico.jpg
(use o link para ver a imagem)
Quais são os elementos de uma equação termoquímica?
- Quantidades de reagentes e produtos
- Estados físicos
- Δh
- Estado alotrópico
C(grafite) + 02(g) => CO2(g) Δh = -94kcal/mol
Qual a relevância do estado físico para o nível de entalpia/energia da espécie química?
Cada estado físico diferente de uma mesma substância química possui um nível de entalpia diferente.
Ou seja, a entalpia do sólido é menor que a entalpia do líquido que é menor que a entalpia do gás.
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(Imagem que explica)
Qual a relevância da alotropia para o nível de entalpia/energia da espécie química?
Cada estado alotrópico diferente de uma mesma substância química possui um nível de entalpia diferente.
O mais estável sempre tem menos energia, e o mais estável sempre é o mais abundante.
O2 é mais estável que O3
Grafite é mais estável que diamante
O que vem a ser entalpia de combustão?
É a energia/quantidade de calor liberada de 1 mol de quantidade de substância.
Ex:
CH4(g) + 2 O2(g) => CO2(g) + 2H2O(g) Δh = -800kj
O que vem a ser entalpia de formação? Qual a importância das entalpias de formação?
É a energia envolvida na formação de 1 mol de qualquer substância, a partir de substâncias simples no estado padrão, cujas entalpias são 0 (h = 0).
Ex: Julgue se é ou não entalpia de formação
( 1 ) C(grafite) + O2(g) => CO2(g)
( 2 ) CaO(s) + CO2(g) => CaCO3(s)
( 3 ) C(diamante) + O2(g) => CO2(g)
( 4 ) H2(g) + 1/202(g) => H20(l)
1 - Sim
2 - Não
3 - Não
4 - Sim
A importância das entalpias de formação é que a partir delas é possível calcular a entalpia de qualquer reação química. Elas são medidas em laboratório e sempre fornecidos em questões.
E TODA SUBSTÂNCIA SIMPLES NO ESTADO PADRÃO TEM h=0.
O que é energia de ligação? Qual sua utilidade?
É a quantidade de energia necessária para romper 1 mol de determinada liberação.
A energia de ligação também pode ser utilizada para calcular o Δh de uma reação.
Reações entre elementos diferentes têm energias de ligação diferentes.
Na prática, ligações quebradas absorvem energia, e ligações formadas liberam energia.
Como calcular a entalpia de formação de uma espécie química a partir das energias de ligação?
Com o conhecimento de quanta energia é liberada em todos os tipos de ligação da reação de formação daquela substância, é possível determinar a entalpia de formação da substância.
Ex:
Energias de ligação
H-H —> 450kj
Cl-Cl –> 250kj
H-Cl —> 430kj
Reação
H2 + Cl2 => 2HCl
H -/- H + Cl -/- Cl => 2 H–Cl
450kj 250kj 2x 430kj
Δh = Energia absorvida + energia liberada
Δh = 700 + (-860)
Δh = -160kj
Qual a fórmula para calcular entalpia a partir da entalpia de formação de reagentes E qual a fórmula para calcular a partir das energias de ligação?
Entalpia de formação
Δh = Hf produtos + Hf reagentes
obs: É uma soma porque os valores positivos e negativos serão interpretados a partir do conhecimento das entalpias dos termos envolvidos.
Energia de ligação
Δh = energia de lig dos reagentes + energia de lig dos produtos
obs: Nos reagentes, as ligações serão sempre rompidas e, portanto, teremos absorção de energia.
Nos produtos, as ligações serão formadas e, portanto, teremos sempre a liberação de energia.
O que diz a lei de Hess?
Ela diz que o Δh de uma reação só depende dos estados final e inicial de h (da entalpia). Ou seja, não importam todas as oscilações do caminho.
Na prática, temos:
Reações
A => B Δh= +20kj
B => C Δh= -30kj
Quanto seria então a entalpia da reação A => C ?
A => B Δh= +20kj
B => C Δh= -30kj
Logo
A => C Δh= +20 + -30kj»_space; Δh= -10kj
Ou seja, não importa o caminho, apenas quanto variou.
Qual a utilidade da lei de Hess para o cálculo da entalpia?
Pelo mecanismo da lei de Hess é possível determinar a entalpia de uma reação a partir de outras reações com entalpias conhecidas.
Na prática, é possível manipular reações (interverter, dobrar, triplicar, dividir) e em seguida subtraí-las para chegar a reação desejada numa espécie de cálculo de reação global.
ATENÇÃO, multiplicar, dividir e inverter uma reação também tem efeito sobre o valor de sua entalpia, ele deve variar junto com a manipulação adotada.
O que devo saber a respeito do artifício da mudança de estado físico de uma substância no que diz respeito à aplicação da lei de Hess?
É preciso lembrar que cada estado físico diferente de uma mesma substância química possui um nível de entalpia diferente.
Ou seja, a entalpia do sólido é menor que a entalpia do líquido que é menor que a entalpia do gás.
Logo, quando manipular equações para aplicar a lei de Hess, devo ter em mente que produtos em estados físicos diferentes possuem entalpias também diferentes.
O que é entropia? O que é possível concluir a partir da variação da entropia?
Entropia (s) é a medida correspondente à desordem de um sistema.
ΔS > 0, Se a Sf - Si, então a desordem aumentou.
ΔS < 0, Se a Sf - Si, então a desordem diminuiu.
Como varia a entropia nas situações de mudança de estado físico, variação na quantidade de moléculas (nº de mols), dissolução de substância e compressão de substâncias?
Mudança de estado físico
Quanto menos agregado o estado físico das substâncias maior o nível de entropia do sistema.
Variação na quantidade de moléculas (nº de mols)
Quanto maior o número de moléculas de um sistema maior o nível de entropia do sistema. Pode ser observado a partir dos coeficientes molares da reação.
Dissolução de substância
Quando uma substância é dissolvida, ela passa a se movimentar mais dentro da dissolução, então a entropia do sistema aumenta.
Compressão de substâncias
Comprimir gases ou outras substâncias diminui o movimento das moléculas por dificultá-lo, então a entropia do sistema diminui.
Como determinar a espontaneidade de uma reação a partir da energia livre de Gibbs?
ΔG < 0, Processo espontâneo (Negativo)
ΔG > 0, Processo não espontâneo (Positivo)
ΔG = 0, Equilíbrio químico
Quais são as duas grandezas que indicam se um processo químico é espontâneo ou não? Como cada um deles indica se o processo pode ser espontâneo?
São a Entalpia(h) e a Entropia(s).
Naturalmente, processos que liberam energia tornam a espécie química mais estável, e processos que absorvem energia tornam a espécie química mais instável.
Também naturalmente, o sistema tende à desordem, ou seja, a entropia do sistema tende sempre à aumentar.
Há então 4 situações que podem acontecer em uma reação química em termos de energia e organização do sistema. (Entalpia e Entropia).
Absorver energia e Aumentar a desordem.
Absorver energia e Diminuir a desordem.
Liberar energia e Aumentar a desordem.
Liberar energia e Diminuir a desordem.
Para que um processo seja espontâneo, porém, é necessário que a reação química libere energia para tornar a espécie química mais estável E a desordem do sistema aumente pois o aumento da desordem sempre é uma tendência natural para o sistema. Logo se LIBERAR ENERGIA E AUMENTAR A DESORDEM O PROCESSO É ESPONTÂNEO.
O que é cinética química? Quais são as 3 possíveis formas de determinar a velocidade média de uma reação química?
É a parte da química que estuda a velocidade com que as reações ocorrem e os fatores que influenciam essa velocidade.
Vm = Δ[ ]/Δt ou Vm = Δn/Δt ou Vm = Δm/Δt
ΔConcentração ΔNº de mols ΔMassa
Qual a relação existente entre estequiometria e velocidade?
É possível determinar a Vm dos outros termos a partir de um único termo graças a proporção em mols.
A velocidade da reação pode ser encontrada pela razão entre qualquer substância e seu coeficiente estequiométrico.
Ex:
A velocidade média da reação pode ser calculada pela velocidade de consumo/produção da substância sobre o seu coeficiente molar.
N2 + 3H => 2NH3
Dados: Vm de consumo de H2 = 12mol/min
Qual a velocidade de consumo do N2? Se em 1 minuto são consumidos 12 mols de H2 e a proporção de H2 para N2 é de 3 para 1, então a Vm de consumo de N2 é de 4mol/min.
Qual a velocidade de produção de NH3? Se em 1 minuto são consumidos 4 mols de N2 e a proporção de N2 para NH3 é de 1 para 2, então a velocidade média de produção de NH3 é de 8 mols/min.
Qual a velocidade média da reação toda? Se a reação continua até que todos os reagentes sejam consumidos, então a velocidade da reação pode ser determinada pela substância de menor velocidade, ela funciona com uma espécie de gargalo.
É possível também calcular a Vm da reação pela fórmula:
Vm = V de qualquer substância / Seu coeficiente estequiométrico
Observe:
Vm da reação = 4/1 (N2), = 12/3 (H2), = 8/2 (NH3) = 4mol/min
Como interpretar gráficos de velocidade de reação (concentração de substância / tempo) ?
Simples, se a concentração aumenta com o tempo, então representa um produto; Se a concentração diminui com o tempo, então representa um reagente.
https://static.mundoeducacao.uol.com.br/mundoeducacao/conteudo/images/grafico-de-variacoes-de-concentracoes(1).jpg
(link para exemplo gráfico)
O que diz a teoria das colisões da cinética química?
A teoria das colisões afirma que não é toda colisão que provoca reação. Para que a colisão seja efetiva as moléculas precisam colidir de forma geometricamente favorável.
Quais são as condições para que ocorra de uma reação química?
( 1 ) Contato: Choque entra as moléculas dos reagentes que se encontram em movimento desordenador e contínuo.
( 2 ) Afinidade química: Tendência de uma substância química reagir com outra.
( 3 ) Colisão efetiva: Colisões capazes de promover a quebra e rearranjo das ligações químicas. (teoria das colisões).
