Conteúdo principal
Química - Ensino Médio
Curso: Química - Ensino Médio > Unidade 15
Lição 2: Entalpia de mudança de fase, de reação química e de ligação- Entalpia de reação
- Exemplo resolvido: como medir a entalpia de uma reação usando a calorimetria de xícara de café
- Introdução à entalpia de reação
- Entalpia de formação
- Entalpia de formação
- Entalpias de ligação
- Exemplo resolvido: como usar entalpias de ligação para calcular a entalpia de reação
- Entalpias de ligação
© 2023 Khan AcademyTermos de usoPolítica de privacidadeAviso de cookies
Entalpia de formação
A entalpia-padrão de formação de uma substância é a variação de entalpia que ocorre quando 1 mol da substância é formado a partir de seus elementos constituintes em seus estados-padrão. Um elemento puro em seu estado-padrão tem uma entalpia-padrão de formação igual a zero. Para qualquer reação química, a variação da entalpia-padrão é a soma das entalpias-padrão de formação dos produtos menos a soma das entalpias-padrão de formação dos reagentes. Versão original criada por Jay.
Quer participar da conversa?
Nenhuma postagem por enquanto.
Transcrição de vídeo
RKA12JL – Olá!
Tudo bem com você? Você vai assistir agora a mais uma
aula de Ciências da Natureza. E, nesta aula, vamos conversar
sobre a entalpia de formação. A entalpia de formação se
refere à variação de entalpia para a formação de
1 mol de uma substância a partir da forma mais estável
de seus elementos constituintes. A variação de entalpia é simbolizada pelo ΔH
(delta H), o “F” subscrito representa formação, e o zero sobrescrito se refere ao fato de que
tudo está sob condições de estado padrão, ou seja, que se refere a uma
pressão atmosférica de 1 atmosfera e a uma temperatura especificada,
que geralmente é de 25 graus Celsius. Sendo assim, quando pensamos
sobre a entalpia de formação padrão, pensamos sobre os elementos e o estado
em que existem sob condições padrão. Portanto, os seus elementos devem
estar em seus estados padrão. Sabendo disso, vamos pensar aqui em
formar 1 mol de dióxido de carbono. O dióxido de carbono é composto
pelos elementos carbono e oxigênio e, sob condições padrão, a forma
mais estável de carbono é o grafite. Então, vamos escrever carbono no estado
sólido e vamos escrever grafite aqui. Agora, vamos pensar sobre a forma mais
estável de oxigênio nas condições padrão. Com uma pressão de 1 atm
(ou seja, com uma pressão atmosférica) e com a temperatura ambiente
de 25 graus Celsius, a forma mais estável do
oxigênio é o gás oxigênio. Portanto, podemos
escrever aqui O₂. E já que estamos formando
1 mol de dióxido de carbono a partir dos elementos que
compõem o dióxido de carbono em sua forma mais estável
sob condições padrão, a variação de entalpia para isso
é a entalpia de formação padrão. Temos nosso “F” subscrito
e o zero sobrescrito, o que indica que estamos
sob as condições padrão. A variação de entalpia para
a formação de 1 mol de CO₂ é igual a -393,5 quilojoules por
1 mol de dióxido de carbono. Vamos ver mais alguns exemplos que mostram
a formação de 1 mol de uma substância? Por exemplo, temos aqui a equação que
mostra a formação de 1 mol de água. A água é composta de
hidrogênio e oxigênio, e as formas mais estáveis desses
dois elementos sob condições padrão são o gás hidrogênio
e o gás oxigênio. Para os coeficientes
formarem 1 mol de água, precisamos de ½ como nosso
coeficiente na frente de O₂. A variação de entalpia de formação
para a formação de 1 mol de água é de -285,8 quilojoules por mol. Podemos ver a mesma coisa para a
formação de 1 mol de metano (CH₄). Já sabemos que a forma mais
estável de carbono é o grafite, e a forma mais estável de
hidrogênio é o gás hidrogênio, então, a entalpia de formação padrão
para a formação de 1 mol de metano é igual a -74,8 quilojoules por mol. Agora, vamos pensar sobre a
formação de 1 mol de gás oxigênio. Bem, estamos formando
o gás oxigênio a partir da forma mais estável de
oxigênio sob condições padrão, que também é o gás
oxigênio diatômico O₂. Portanto, não estamos mudando nada,
estamos indo de O₂ para O₂. E, uma vez que não há alteração,
não há mudança na entalpia. Portanto, a entalpia de
formação padrão é igual a zero, e isso é verdade para a forma
mais estável de qualquer elemento. A entalpia padrão de formação da forma
mais estável de qualquer elemento é zero, já que você vai estar criando
algo a partir da mesma coisa. As entalpias de formação
padrão em quilojoules por mol são frequentemente encontradas nos
apêndices de muitos livros didáticos. E, se você olhar no
apêndice de um livro, verá a entalpia de formação padrão
para o gás oxigênio diatômico, O₂, sendo igual a zero. Agora o ozônio, que é o O₃,
também existe em condições padrão e tem um valor
que não é zero, afinal não estamos falando da forma mais
estável do oxigênio sob condições padrão. O valor tabelado da entalpia de formação
padrão é 142,3 quilojoules por mol. O grafite é a forma mais estável do carbono nas
condições padrão de temperatura e pressão, portanto, ele tem uma entalpia de
formação padrão sendo igual a zero. Mas, é claro, o diamante também
existe em condições padrão, mas não é a forma mais estável, portanto,
sua entalpia de formação padrão não é zero, mas 1,88 quilojoules por mol. As entalpias de formação
podem ser usadas para calcular a variação de entalpia
para uma reação química. Podemos fazer isso, inclusive,
usando a seguinte equação: a variação de entalpia padrão
para uma reação química é igual à soma das entalpias padrão
de formação dos produtos menos a soma das entalpias padrão
de formação dos reagentes. Sabendo disso, vamos dizer que o nosso objetivo
seja encontrar a variação de entalpia padrão para a seguinte
reação química: temos aqui 1 mol de metano
reagindo com 2 mols de oxigênio para formar 1 mol de dióxido
de carbono e 2 mols de água. A primeira coisa que
precisamos fazer é somar as entalpias padrão
de formação dos produtos. Olhando para os nossos dois
produtos aqui, temos que começando com o mol de dióxido de carbono...
eu vou escrever isso aqui. Temos 1 mol de
dióxido de carbono, e já vimos que a entalpia molar
padrão do dióxido de carbono é -393,5 quilojoules por
mol de dióxido de carbono. Vamos multiplicar isso por
1 mol de dióxido de carbono, ou seja, temos 1 mol vezes
-393,5 quilojoules por mol. O outro produto que temos
aqui são esses 2 mols de água, então vamos adicionar
isso a 2 mols de H₂O. E a entalpia padrão de
formação do H₂O é -285,8. Vamos multiplicar
isso por 2 mols, ou seja, temos 2 mols vezes
-285,8 quilojoules por mol. Ao realizar todo o cálculo,
os mols daqui se cancelam, e aí ficamos apenas
com -393,5 quilojoules. E aqui os mols se cancelam novamente,
ficando com mais -571,6 quilojoules. Isso vai ser igual a
-965,1 quilojoules. Então, essa é a soma de todas as entalpias
padrão de formação de nossos produtos. Agora, precisamos fazer o mesmo
com os reagentes, ou seja, somar as entalpias padrão de
formação de nossos reagentes. Os dois reagentes que temos
são metano e oxigênio, e temos 1 mol de metano. Então, vamos escrever isso aqui:
temos 1 mol de metano. A entalpia molar padrão de formação
do metano é -74,8 quilojoules por mol. Aí, multiplicamos
esse valor por 1 mol, ou seja, temos 1 mol vezes
-74,8 quilojoules por mol. Nosso outro reagente
é o oxigênio, e sabemos que o gás oxigênio diatômico tem
uma entalpia de formação padrão igual a zero. Podemos escrever isso
apenas para mostrar. Portanto, temos
2 mols de oxigênio, mas estamos multiplicando
esse número por zero. Realizando o cálculo, os mols se cancelam
e ficamos com -74,8 quilojoules. E, claro, estamos
adicionando zero a isso. Portanto, a soma de todas as entalpias
padrão de formação de nossos reagentes é –74,8 quilojoules. Agora, para encontrar a variação padrão
de entalpia para a nossa reação, pegamos a soma das entalpias
de formação de nossos produtos, que foi igual a
-965,1 quilojoules, e disso subtraímos a soma das entalpias
padrão de formação dos reagentes, e encontramos um valor
igual a -74,8 quilojoules. Sendo assim, temos 965,1 negativo
menos 74,8 negativo, e isso é igual a
-890,3 quilojoules. Para a unidade de medida é comum ver quilojoules,
mas também quilojoules por mol. Também é comum a unidade de medida
ser quilojoules por mol de reação. E o quilojoule
por mol de reação significa que estamos falando de
como a equação balanceada é escrita. Para essa equação balanceada, estamos
mostrando a combustão de 1 mol de metano, portanto, a combustão de 1 mol de metano
libera 890,3 quilojoules de energia. Então é isso que o quilojoule
por mol de reação está falando. Agora que fizemos isso, vamos voltar à etapa em que somamos as
entalpias de formação padrão dos produtos para ver como poderíamos realmente obter
quilojoule por mol de reação como nossa unidade. Para fazer isso, precisamos
usar um fator de conversão. Pela forma como
a equação foi escrita, estamos produzindo 1 mol
de dióxido de carbono, portanto podemos usar
como fator de conversão 1 mol de dióxido de carbono
para cada mol de reação. Podemos fazer o mesmo com o
nosso outro produto, que é a água. Para como a equação foi escrita,
estamos formando 2 mols de água, portanto, nosso fator de conversão pode ser
2 mols de água para cada mol de reação. Mols de dióxido de carbono se cancelam
e mols de água se cancelam. E isso nos dá quilojoules por mol de
reação como nossa unidade de medida. É um pouco mais demorado escrever
todas as unidades dessa forma. Frequentemente, é bem mais
rápido fazer da primeira maneira e adicionar essas
unidades no final. Então, você pode fazer desse
jeito sem problema nenhum. Enfim, eu espero que você tenha
compreendido as ideias que conversamos aqui, e, mais uma vez, eu quero deixar
para você um grande abraço e dizer que encontro você
no próximo vídeo!