Termoquímica I

1ª série

Aula 1 – 2º bimestre

Química

Etapa Ensino Médio

• Termoquímica;
• Equações termoquímicas;
• Entalpia;
• Reações exotérmicas e endotérmicas;
• Diagramas.

• Compreender a entalpia e as equações termoquímicas;
• Aprender sobre as reações endotérmicas e exotérmicas;
• Ler e interpretar os diagramas de energia para essas reações;
• Praticar os conhecimentos adquiridos por meio de atividades.

Conteúdos

Objetivos

Vamos analisar as imagens?

Após a observação das imagens, virem e conversem com seus colegas:

Exotérmica

Endotérmica

Para começar

Questionamentos sobre a aula

1. Ao pensar em reações endotérmicas e exotérmicas, você conseguiria citar um exemplo do seu cotidiano para cada uma dessas reações?
2. Será que encontramos as reações endotérmicas e exotérmicas facilmente em nossa rotina?

Foco no conteúdo

Termoquímica

Estuda as alterações de energia que ocorrem durante as reações químicas e as mudanças de estado. Quando as reações químicas acontecem, algumas ligações químicas são quebradas enquanto novas se formam. Como resultado do rearranjo dos átomos, a energia do sistema aumenta ou diminui.

Foco no conteúdo

Calor

É a energia transferida de um objeto ou substância para outro por causa de uma diferença de temperatura entre eles. O calor sempre flui espontaneamente de um objeto em temperatura mais alta para um objeto em temperatura mais baixa. O fluxo de calor continuará até que os dois objetos estejam na mesma temperatura.

Foco no conteúdo

O que é entalpia?

É a quantidade de energia específica de cada substância participante de uma reação química.

Sua variação pode ser calculada pela diferença entre a entalpia do produto e a entalpia do reagente.

Esse cálculo é feito a partir da seguinte fórmula:

​

Unidade para entalpia (H):

Sistema Internacional: joule (J).

ΔH = ΣH_p –  ΣH_r

Legenda:

ΔH = variação de entalpia

H_p = entalpia do produto

H_r = entalpia do reagente

Foco no conteúdo

São processos que ocorrem com absorção de energia (calor). Nesse caso, a variação de entalpia (ΔH) tem um saldo positivo.

Exemplos de processos endotérmicos no cotidiano:

​

​

​

​

H₂O _(l) → H₂O _(g)  ΔH = + 44 kJ/mol

1. Ebulição da água: passagem da água do estado líquido para o estado gasoso. A equação abaixo é uma referência à imagem, ou seja, à água em ebulição.

ENDO: prefixo de origem grega que significa DENTRO.

Processos endotérmicos

Foco no conteúdo

Exemplos de processos endotérmicos no cotidiano

2. Fusão da água: trata-se da passagem da água do estado sólido para o estado líquido. Para essa mudança de estado de agregação, ocorre absorção de calor (energia).

​

H₂O _(s) → H₂O _(l)  ΔH = + 7,3 kJ/mol

Foco no conteúdo

Exemplos de processos endotérmicos no cotidiano

3. Bolsa de gelo instantâneo: contém cápsulas de NH₄NO₃ e água. Quando elas se misturam, produzem a sensação de frio.

NH₄NO_{3 (s)} + H₂O _(ℓ) → NH₄⁺ _(aq) + NO₃^– _(aq) ∆H = +25,69 kJ/mol

Foco no conteúdo

Exemplos de processos endotérmicos no cotidiano

5. Roupa secando no varal: a água evapora a partir da absorção de energia solar.

​

​

H₂O _(l) → H₂O _(v)  ΔH = + 44 kJ/mol

Foco no conteúdo

Diagrama de uma reação endotérmica

Foco no conteúdo

Diagrama de uma reação endotérmica

Foco no conteúdo

Reações exotérmicas

São reações que envolvem a liberação de energia, na forma de calor, para o ambiente. Desse modo, a variação de entalpia (∆H) apresenta um saldo de energia negativo: ∆H<0

​

Foco no conteúdo

Exemplos de processos exotérmicos no cotidiano

1. Condensação da água: é o processo que envolve a passagem do estado gasoso da água para o estado líquido. Para que esse processo ocorra, o sistema libera calor para o meio.

H₂O _(v) → H₂O _(l)  ΔH = - 44 kJ/mol

​

EXO: prefixo de origem grega que significa FORA.

Foco no conteúdo

Exemplos de processos exotérmicos no cotidiano

2. Solidificação da água: para que a água passe do estado líquido para o sólido, é preciso perder energia para o meio na forma de calor.

H₂O _(l) → H₂O _(s) 

ΔH = - 7,3 kJ/mol

Foco no conteúdo

Exemplos de reações exotérmicas no cotidiano

3. Reação de combustão: reação química em que um combustível (papel, combustível fóssil, madeira, carvão, etanol e outros) reage com um comburente (oxigênio).

​

Combustão do butano:

2 C₄H_{10 (g)}+  13 O_{2 (g)} → 8 CO_{2 (g)} + 10 H₂O _(g) = -2878,6 kJ/mol

Foco no conteúdo

A entalpia dos produtos é menor que a entalpia dos reagentes ao final do processo devido à liberação de energia. Assim, a variação de entalpia (∆H) será sempre um valor negativo (∆H < 0). Logo, podemos afirmar que: 

​

H_produtos < H_reagentes

Diagrama de uma reação exotérmica

Foco no conteúdo

Diagrama de uma reação exotérmica

H_produtos < H_reagentes

Foco no conteúdo

Atividade 1

Algumas bolsas térmicas apresentam em seu interior dois compartimentos separados, cada um deles contendo uma substância diferente. No momento do uso, essas substâncias entram em contato uma com a outra, esquentando ou esfriando a bolsa. Um tipo de bolsa térmica recomendada para se evitar hematomas contém no seu interior NH₄NO_{3 (s)} e H₂O _(l) em compartimentos separados. Ao entrarem em contato, o processo que ocorre entre essas substâncias é representado no diagrama a seguir:

Na prática

Atividade 1

Analisando o diagrama e considerando seus conhecimentos de termoquímica, é possível dizer se a bolsa esquenta ou esfria? O processo é endotérmico ou exotérmico? Justifique.

Na prática

Atividade 1

Analisando o diagrama, é possível observar que ocorre absorção de energia, já que H_final > H_inicial. Dessa forma, podemos afirmar que a bolsa esfria devido ao processo, que é endotérmico.

Correção

ΔH = H_final - H_inicial

ΔH > 0

؞ processo endotérmico

H_final

H_inicial

Na prática

Glossário

Elabore, de forma colaborativa, um glossário com os principais termos trabalhados nesta aula.

Todo mundo escreve!

Aplicando

• Analisamos processos endotérmicos e exotérmicos;
• Interpretamos os diagramas de energia para esses processos;
• Praticamos os conhecimentos adquiridos por meio de atividades.

O que aprendemos hoje?

[AUTOR]. Currículo em Ação, Ciências da Natureza e suas Tecnologias, 1ª série. Volume 1. 2022.

LEMOV, D. Aula nota 10 2.0: 62 técnicas para melhorar a gestão da sala de aula. Porto Alegre: Penso, 2018.

Referências

Lista de imagens e vídeos

Slide 3 – https://www.pngwing.com/pt/free-png-bdvfr; https://www.pngwing.com/pt/free-png-ymxtw/download

Slide 8 – https://pixabay.com/pt/photos/panela-%c3%a1gua-fervente-%c3%a1gua-quente-883036/

Slide 9 – https://pixabay.com/pt/photos/gelo-derretendo-fundi%c3%a7%c3%a3o-frio-462756/

Slide 10 – https://www.pngwing.com/pt/free-png-mohux

Slide 11 – Elaborado para o material

Slide 12 – https://pixabay.com/pt/photos/varal-de-roupas-lavanderia-615962/

Slide 15 – https://pixabay.com/pt/photos/cozinhando-panela-risoto-cozinha-5342898/

Slide 16 – https://pixabay.com/pt/photos/gelo-gelo-artificial-gelo-de-est%c3%badio-6215207/

Slide 17 – https://pixabay.com/pt/photos/chama-fog%c3%a3o-a-g%c3%a1s-cozinhando-azul-871136/

Referências

Material

Digital