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Representação de processos endotérmicos e exotérmicos usando diagramas de energia

Um processo físico ou químico pode ser representado por meio de um diagrama de energia, que mostra como a energia potencial do estado inicial está relacionada à energia potencial do estado final. Se o estado inicial tem uma energia potencial menor que o estado final, o processo é endotérmico. Se o estado inicial tem uma energia potencial maior que o estado final, o processo é exotérmico. Versão original criada por Jay.

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RKA8JV - Olá, tudo bem com você? Você vai assistir, agora, a mais uma aula de ciências da natureza, e, nesta aula, eu vou te mostrar como realizamos a representação do processo exotérmico e do processo endotérmico usando um diagrama de energia. Para isso, vamos dizer que realizamos um experimento para determinar se uma reação é endotérmica ou exotérmica. Para a nossa reação hipotética, teremos os reagentes "A" e "B" formando "C". Digamos que esta reação vai ocorrer em uma solução aquosa em um béquer. Podemos definir o nosso sistema como os reagentes e produtos que compõem nossa reação química, todo o restante faz parte da vizinhança. Por exemplo, a água e também o béquer em que a reação está ocorrendo. Vamos dizer que realizamos a reação e colocamos a mão no béquer. Ao fazer isso, sentimos que ele está quente. Como o béquer está quente e faz parte do ambiente, ou seja, da vizinhança, a energia deve ter sido transferida do sistema para a vizinhança, ou seja, o calor fluiu do sistema para a vizinhança. Sendo assim, temos um exemplo de reação exotérmica. Como a reação é exotérmica, ΔH é negativo. A gente consegue determinar a quantidade de energia que flui do sistema para a vizinhança observando um diagrama de energia de nossa reação hipotética. Em um diagrama de energia, a energia potencial está no eixo Y, em kJ/mol, e o progresso da reação está no eixo "x". Assim, à medida que nos movemos para a direita no eixo "x", a reação está ocorrendo. Nossos reagentes, que são "A" e "B", possuem uma certa quantidade de energia potencial, e isso está aqui em nosso diagrama de energia. Esta parte representa a energia de nossos reagentes. Nossos reagentes reagem juntos para formar nosso produto, que é "C", e isso está no final, então, esta linha representa a energia potencial de nossos produtos. Observe como a energia potencial de nossos reagentes é maior do que a energia potencial do produto. Se a gente quiser, a gente pode aqui calcular a variação de energia, e para fazer isso, a gente vai calcular a diferença entre a energia final e a energia inicial, ou seja, a energia do produto menos a energia dos reagentes, que, para este diagrama de energia aqui é igual a, a energia dos produtos é cerca de 50 kJ/mol, e a energia potencial dos reagentes é de 100 kJ/mol. Isso aqui é a 50 menos 100, que é igual a -50 kJ/mol. Em nosso diagrama de energia, a gente poderia mostrar ΔE, que é esta diferença bem aqui. Isso representa ΔE. Um detalhe interessante é que a variação de energia ΔE é igual à variação de entalpia ΔH para esta reação. Sendo assim, a variação de entalpia é igual a -50 kJ/mol. A gente pode substituir esse valor que temos aqui nesse diagrama à esquerda, afinal, apenas sentindo a parte externa do béquer, chegamos à conclusão que a reação era exotérmica, mas o diagrama de energia nos permitiu descobrir quanta energia foi transferida do sistema para a vizinhança. Em um diagrama de energia, quando a energia dos reagentes é maior do que a energia dos produtos, temos um diagrama de energia para uma reação exotérmica. Vamos dizer que realizamos uma reação semelhante em que "A" mais "B" se transformam em "C", mas, desta vez, quando a gente tocar o béquer, a gente vai sentir que ele está frio. Se for esse o caso, é porque a energia estava sendo transferida da vizinhança para o sistema, e como o ambiente estava perdendo energia, o béquer esfriou. Como o calor fluiu da vizinhança para o sistema, temos uma reação e endotérmica, e com isso, a variação de entalpia ΔH é a positiva. Aqui nós temos um diagrama de energia para uma reação endotérmica. Neste ponto, temos a energia dos reagentes. A energia dos reagentes é menor que a energia dos produtos. Novamente, para determinar ΔE, precisamos calcular a diferença entre a energia de nossos produtos com a energia de nossos reagentes. A energia de nossos produtos é de cerca de 100 kJ/mol, e a energia de nossos reagentes é de cerca de 50 kJ/mol. Sendo assim, vamos ter aqui, 100 menos 50, que é 50 kJ/mol, e esse valor é positivo. Em nosso diagrama, esta diferença aqui é o ΔE. Mais uma vez, ΔE é igual à variação de entalpia ΔH para esta reação, logo, o ΔH para essa reação hipotética é de 50 kJ/mol. Como ΔH é positivo, sabemos que a energia foi transferida da vizinhança para o sistema, e é por isso que os produtos têm uma energia potencial mais alta do que os reagentes em nosso diagrama de energia. Eu espero que você tenha compreendido todas essas ideias aqui, e, mais uma vez, eu quero deixar para você um grande abraço, e dizer que te encontro na próxima.