Reações Termoquímicas

Educação e Pedagogia

14/09/2015

Reações Exotérmicas

Experimento: “Trocas de calor com a vizinhança”.

Material necessário

Termômetro

1 copo com água (200mL)

1 pires ou tubo de ensaio

Soda cáustica (NaOH, hidróxido de Sódio).


Procedimento

• Colocar 200mL de água dentro do copo.

• Aferir a temperatura com termômetro (T1, temperatura inicial da água), mantenha o termômetro dentro da água.

• Dissolver a soda na água e conferir a temperatura final (máxima) após a dissolução.

NaOH (s)       →       Na1+ (aq) + OH1- (aq)

Sistema inicial         Sistema final

(reagente)                 (produto)

Entendendo o experimento: Antes das substâncias serem misturadas não se conhecia a energia interna do sistema, apenas se conheciam a quantidade de matéria, volume, temperatura e pressão em que as mesmas estavam submetidas.

Com o aumento da temperatura do sistema inicial para o final, a reação liberou calor para o meio, caracterizando uma reação exotérmica e tornando possível conhecer a energia interna do sistema pela variação entre a temperatura inicial e final.

Um processo é exotérmico se houver liberação de calor. Na equação termoquímica exotérmica, o calor é escrito como um produto.

Exemplo:

C (grafita) + O2( g) → CO2(g) + 94,1 kcal

Como o calor liberado está nos produtos, a equação será exotérmica. Uma forma de lembrar é fazer a seguinte analogia: Exotérmica começa com extra, assim, o calor “extra” foi liberado, pois o que está sobrando em uma reação química é liberado no fim da mesma.

Foi convencionado que, ao invés de incluir o calor liberado no segundo membro, pode-se escrever a variação de entalpia na frente da equação química:

C (grafita) + O2( g) → CO2(g)                    ΔH = - 94,1 kcal

                                                                         Calor liberado

Em reações que o sistema libera calor, o sinal de q (Quantidade de calor envolvida em um sistema) é negativo.
 
q < 0

Como q é uma forma de energia, poderá ser expresso em KJ ou J. Note que variação de entalpia de processos exotérmicos é negativa, isso se deve ao fato da energia estar sendo liberada pelo sistema, assim, tendo como base o sistema, este passa a ter menos energia.
Representação gráfica de reações exotérmicas:


Reação genérica de reações exotérmicas: A + B→ C + D + x kcal

As reações exotérmicas são espontâneas, mas existem reações que necessitam receber energia para ocorrerem. A seguir falaremos das equações endotérmicas.


Reações Endotérmicas

Para que ocorra uma reação endotérmica é necessário o fornecimento de energia para que o sistema a absorva, daí a nomenclatura endotérmica. Uma boa maneira de memorizar é pela etimologia da palavra “endo” que significa “pra dentro” e “térmica” vem de temperatura, assim, podemos dizer que a temperatura permanece dentro do sistema.

Reação genérica de reações endotérmicas: A + B + x kcal→ C + D

Observe que nesse tipo de equação, a energia (calor) está nos reagentes, assim, ela foi absorvida das vizinhanças.

Logo, se o sistema absorve energia, ele agora possui mais energia e assim seu sinal é positivo.
q > 0

Exemplo

1 HgO (s) -> 1Hg (L) + ½ O2 (g) ΔH = +90,7 KJ/mol

Ou poderíamos representar a reação:

1 HgO (s) + 90,7 KJ -> 1Hg (L) + ½ O2 (g)

                           Calor absorvido

Relacionando reações endotérmicas e reações exotérmicas com o sistema:

A seguir conheceremos como funciona uma usina termoelétrica.

Funcionamento da Usina Termoelétrica

Usina Termoelétrica

1-Transportador de carvão: Local de armazenamento dos combustíveis e envio ao alimentador.

2 - Alimentador: Este local alimenta o pulverizador, isto é, envia combustível a ser pulverizado, controlando a quantidade.

3 - Pulverizador: Aqui o combustível é transformado em pó.

4 - Caldeira: Composta por tubos de água ao seu entorno. O combustível é queimado em seu interior fazendo a água entrar em ebulição e este vapor circula e movimenta as pás da turbina.

5 - Cinzeiro: Local onde a cinza é depositada depois da combustão do combustível. Não esquecendo que a cinza é o lixo da usina termoelétrica.

6 - Pré-aquecedor de ar: Como a chaminé está em contato com a atmosfera, ela recebe ar com temperatura menor do que a do interior do sistema da termoelétrica. Assim, neste momento, predomina a lei zero da termodinâmica, pois quando o ar encontra os vapores de água, entram em equilíbrio térmico.

7 - Precipitador Eletrostático: Durante o processo, os íons são produzidos e as cargas elétricas, que se encontram em repouso, são precipitadas, isto é, são depositadas neste local.

8 - Chaminé: Local que libera a fumaça produzida durante o processo de combustão. No caso do combustível ser carvão, será liberado CO2 (gás carbônico).

9 - Turbina: O vapor d’água movimenta as pás da turbina e o rotor gira juntamente com eixo do gerador.

10 - Condensador: Nesta estrutura existem tubos de água circulando e condensando o vapor extraído da atmosfera.

11 - Transformador: O transformador diminui a tensão através de divisões, tornando-a com níveis mais adequados para a utilização do consumidor.

12 - Torres de Resfriamento: Local onde o vapor não usado na produção de energia é resfriado e liberado ao meio ambiente.

13 - Gerador: Transforma a energia mecânica em elétrica.

14 - Linhas de Transmissão: São fios que transportam energia.