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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
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Exemplo resolvido: como medir a entalpia de uma reação usando a calorimetria de xícara de café
A calorimetria em pressão constante é normalmente usada para determinar as variações de entalpia em reações aquosas. Neste vídeo, vamos ver como os dados de calorimetria de um experimento com uma xícara de café podem ser usados para calcular ΔH_rxn de uma reação entre AgNO₃(aq) e NaCl(aq). Versão original criada por Jay.
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- por que a energia transferida é dividida pelo número de mols do AgCl?(1 voto)
Transcrição de vídeo
RKA12MC – Olá! Tudo bem com você? Você vai assistir agora a mais
uma aula de Ciências da Natureza, e, nessa aula, vamos resolver um exemplo
sobre a variação de entalpia de uma reação utilizando um calorímetro
de xícara de café. Inicialmente, precisamos lembrar
que um calorímetro de xícara de café é um calorímetro de pressão constante. E um calorímetro de pressão constante pode ser usado para determinar a variação
de entalpia em uma reação química. Aqui, temos uma reação química entre
uma solução aquosa de nitrato de prata e uma solução aquosa de cloreto de sódio
para formar um precipitado de cloreto de prata e uma solução aquosa de nitrato de sódio. Vamos dizer que temos aqui 25 mililitros de
uma solução 0,100 molar de nitrato de prata e 25,0 mililitros de uma solução
0,100 molar de cloreto de sódio. Ambas as soluções estão inicialmente
a uma temperatura de 25 graus Celsius. Agora, adicionamos nossas
duas soluções ao nosso calorímetro, que é composto por
duas xícaras de café. E, como a xícara de
café superior está solta, essa reação ocorre sob pressão
constante da atmosfera. Sendo assim, temos aqui uma
calorimetria de pressão constante. Depois que as duas soluções
aquosas se misturam, ocorre a reação e observamos
o termômetro no calorímetro. Nesse caso, a temperatura
da solução aumentou e a temperatura final (a mais alta
alcançada em nosso experimento) foi de 25,781 graus Celsius. Como sabemos, a variação
de temperatura da solução é igual à temperatura final
menos a temperatura inicial, que é 25,781 menos 25,000, e isso é igual a 0,781 grau Celsius positivo. O volume total da solução é 25 mais 25,
que equivale a 50,0 mililitros de solução. Assumindo que a densidade da
solução é de 1 grama por mililitro, 50 mililitros é igual a 50 gramas. Agora, precisamos determinar
o calor recebido pela água, e, para isso, podemos usar
a equação “q = m·C·ΔT”. Estamos determinando o calor,
que é simbolizado por “q”, e isso é igual a “m”, que é a massa
da nossa solução, que é 50,0 gramas. Então, podemos substituir esse valor aqui. Podemos assumir que o calor específico da
solução é igual ao calor específico da água, que é 4,18 joules por
grama graus Celsius, e a variação de temperatura da
solução é de 0,781 grau Celsius. Então, podemos substituir isso aqui também. Gramas se cancelam, graus Celsius
se cancelam, e descobrimos que “q” é igual a +1,63 x 10² joules. O sinal positivo significa
que a água recebeu energia, e, devido a isso, eu acho que
vale a pena a gente pensar agora na distinção entre sistema e vizinhança. O sistema consiste nos reagentes e
produtos da nossa reação particular, e a vizinhança é todo o restante,
incluindo a água. Então, nesse caso, a temperatura
da vizinhança aumentou, não é? Afinal, vimos um aumento na temperatura. Isso significa que o calor fluiu
do sistema para a vizinhança. Dessa forma, a energia
da vizinhança aumentou, e é por isso que vemos
esse sinal positivo aqui. Assumindo uma transferência perfeita
de calor do sistema para o ambiente, se o ambiente ganhou energia, isso significa que o
sistema perdeu energia. Se a gente estiver pensando aqui
no calor transferido da reação, teremos o mesmo módulo aqui,
ou seja, 1,63 x 10² joules. No entanto, precisamos colocar
um sinal negativo aqui, o que indica que a energia
foi liberada pela reação. Como sabemos, o calor que é
transferido sob pressão constante é igual à variação de
entalpia da reação (ΔH). Agora que fizemos tudo isso, vamos
encontrar a variação de entalpia, ΔH, em termos de quilojoules
por mol do cloreto de prata? Como o cloreto de prata
é um dos nossos produtos, primeiro precisamos encontrar quantos
mols temos em nossos reagentes, e faremos isso usando a equação
de molaridade, que diz que: a molaridade é igual a
mols divididos por litros, ou seja, o número de mols
dividido pelo volume. Para nossa solução de nitrato de prata,
a concentração era 0,100 molar. Estamos buscando resolver isso para o
número de mols, que não sabemos o valor, então substituímos isso por “x”. O volume de nossa solução de
nitrato de prata era 25,0 mililitros, que é 0,0250 litro. Ao resolver a equação para "x",
chegamos a um valor igual a 0,00250. Então, começamos com essa
quantidade de mols de nitrato de prata, e temos exatamente o mesmo
valor para o cloreto de sódio. Sendo assim, esse valor também se refere à
quantidade de mols de cloreto de sódio que temos. Agora, voltando à nossa
equação química balanceada, podemos ver que temos coeficientes
iguais a 1 na frente do nitrato de prata, na frente do cloreto de sódio
e na frente do cloreto de prata, portanto, também vamos produzir
0,00250 mol de cloreto de prata. Feito isso, vamos calcular a variação
de entalpia, ΔH, para a nossa reação. O calor que foi transferido
foi igual a -1,63 x 10² joules, e vamos dividir isso pelo número
de mols de cloreto de prata, que é 0,00250 mol de cloreto prata. Isso é igual a -65.200 joules
por mol de cloreto de prata. Podemos escrever isso em quilojoules. Então, isso é igual a -65,2 quilojoules
por mol de cloreto de prata. A gente poderia parar aqui e dar
esta como a nossa resposta final, mas vamos continuar nosso problema e
converter 2 quilojoules por mol de reação? Primeiro, vamos reescrever isso aqui. Temos -65,2 quilojoules
por mol de cloreto de prata, e escrevemos a reação aqui embaixo, afinal
estamos falando da equação balanceada. Olhando a equação balanceada,
temos 1 mol de cloreto de prata para como a reação é escrita. Assim, podemos escrever um fator de
conversão de 1 mol de cloreto de prata por 1 mol de reação. Escrevendo dessa forma
para o fator de conversão, os mols de cloreto
de prata se cancelam e temos como resposta -65,2
quilojoules por mol de reação. Portanto, essa também pode
ser a nossa resposta final. Finalmente, o sinal negativo que temos aqui
indica que temos uma reação exotérmica. A reação liberou energia e esse valor, quando você faz um experimento
de calorimetria de pressão constante, costuma ser um pouco
menor do que o valor real, porque, na realidade, nem sempre há uma
transferência perfeita de calor da reação para a água. Frequentemente, parte da energia
é perdida para o ambiente. Enfim, espero que você tenha compreendido
tudo o que conversamos aqui, e, mais uma vez, eu quero deixar
para você um grande abraço, e dizer que te encontro na próxima!