Termoquímica: o que é, reações químicas e entalpia

Carolina Batista

Termoquímica é a parte da química que estuda a quantidade de calor (energia) envolvida nas reações químicas.

Quando uma reação libera calor, ela é classificada como exotérmica. A absorção de calor em uma reação, faz com que ela seja endotérmica.

A termoquímica estuda também a transferência de energia em alguns fenômenos físicos, tais como as mudanças de estados da matéria.

Termoquímica e calor

Nas reações químicas pode haver absorção ou liberação de energia. Essa transferência de calor é feita a partir do corpo que tem a temperatura mais alta para aquele que possui a temperatura mais baixa.

Transferência de calor
Transferência de calor do corpo quente (A) para o corpo frio (B)

Vale lembrar que o calor, também chamado de energia calorífica, é um conceito que determina a troca de energia térmica entre dois corpos. O equilíbrio térmico é estabelecido quando os dois materiais atingem a mesma temperatura.

Reações Endotérmicas e Exotérmicas

Chama-se reação endotérmica a reação em que há absorção de calor. Dessa forma, um corpo absorve calor do meio em que ele está inserido. É por isso que a reação endotérmica provoca uma sensação de resfriamento.

Exemplo: Ao passar álcool no braço, o braço absorve o calor dessa substância. Mas, ao soprar para o braço depois de ter passado álcool, sentimos um friozinho, sensação que é resultado da reação endotérmica.

Já a reação exotérmica é o inverso. Trata-se da liberação de calor e, assim, a sensação é de aquecimento.

Exemplo: Num acampamento, as pessoas se colocam junto de uma fogueira para que o calor liberado pelas chamas aqueça quem está à volta.

reações endotérmica e exotérmica
Fluxo de calor nas reações endotérmicas e exotérmicas

As trocas térmicas também acontecem nas mudanças de estado físico. Ocorre que, na mudança do estado sólido para o líquido e do líquido para o gasoso, o processo é endotérmico. De maneira oposta, é exotérmica a mudança do estado gasoso para o líquido e do líquido para o sólido.

Entalpia

Entalpia (H) é a energia trocada nas reações de absorção e de liberação de energia, respectivamente, endotérmica e exotérmica.

Não existe um aparelho que seja capaz de medir a entalpia. Por esse motivo, mede-se a sua variação (ΔH), o que é feito considerando a entalpia do reagente (energia inicial) e a entalpia do produto (energia final).

Os dois tipos de entalpia mais recorrentes são:

Entalpia de Formação Energia absorvida ou liberada necessária para formar 1 mol de uma substância.
Entalpia de Combustão Energia liberada que resulta na queima de 1 mol de substância.

Enquanto a entalpia mede a energia, a entropia mede o grau de desordem das reações químicas.

Lei de Hess

Germain Henry Hess estabeleceu que:

A variação de entalpia (ΔH) em uma reação química depende apenas dos estados inicial e final da reação, independente do número de reações.

A variação da energia, de acordo com a Lei de Hess, é estabelecida através da seguinte fórmula:

ΔH = Hf – Hi

Onde,

  • ΔH: variação da entalpia
  • Hf: entalpia final ou entalpia do produto
  • Hi: entalpia inicial ou entalpia do reagente

A partir disso, concluímos que a variação da entalpia é negativa quando estamos diante de uma reação exotérmica. Por sua vez, a variação da entalpia é positiva quando estamos diante de uma reação endotérmica.

Não deixe de conferir esses textos para aprender ainda mais sobre o tema:

Exercícios com gabarito comentado

1. (Udesc/2011) Dadas as seguintes equações:

(A) 2CO(g) + O2(g) → 2CO2(g) ΔH = - 565,6 kj
(B) 2CH4O(g) + 3O2(g) → 2CO2(g) + 4H2O(l) ΔH = - 1462,6 kj
(C) 3O2(g) → 2O3(g) ΔH = + 426,9 kj
(D) Fe2O3(g) + 3C(s) → 2Fe(s) + 3CO(g) ΔH = + 490,8 kj

Considere as seguintes proposições em relação às equações:

I. As reações (A) e (B) são endotérmicas.
II. As reações (A) e (B) são exotérmicas.
III. As reações (C) e (D) são exotérmicas.
IV. As reações (C) e (D) são endotérmicas.
V. A reação com maior liberação de energia é a (B).
VI. A reação com maior liberação de energia é a (D).

Assinale a alternativa correta.

a) Somente as afirmativas II, III e V são verdadeiras.
b) Somente as afirmativas I, III e VI são verdadeiras.
c) Somente as afirmativas I, IV e VI são verdadeiras.
d) Somente as afirmativas II, V e VI são verdadeiras.
e) Somente as afirmativas II, IV e V são verdadeiras.

Alternativa correta: e) Somente as afirmativas II, IV e V são verdadeiras.

a) ERRADA. A afirmativa III não é verdadeira.

Ao contrário do que diz a afirmativa III, as reações (C) e (D) são endotérmicas, pois o sinal positivo na variação de entalpia indica a absorção de calor.

b) ERRADA. Nenhuma das afirmativas citadas nessa alternativa estão corretas. Elas estão erradas porque:

  • As reações (A) e (B) são exotérmicas, pois o sinal negativo na variação de entalpia indica a liberação de calor.
  • As reações (C) e (D) são endotérmicas, pois o sinal positivo na variação de entalpia indica a absorção de calor.
  • A reação (D) não libera energia, pois é endotérmica.

c) ERRADA. Das três afirmativas citadas nessa alternativa, apenas a IV está correta. As outras duas estão erradas porque:

  • As reações (A) e (B) são exotérmicas, pois o sinal negativo na variação de entalpia indica a liberação de calor.
  • A reação (D) não libera energia, o sinal positivo na variação de entalpia indica que a reação é endotérmica.

d) ERRADA. A afirmativa VI não é verdadeira.

Ao contrário do que diz a afirmativa VI, a reação (D) não libera energia, pois é endotérmica.

a) CORRETA. As afirmativas estão corretas, pois:

  • As reações (A) e (B) são exotérmicas, pois a variação de energia é negativa.
  • As reações (C) e (D) são endotérmicas, pois o valor de ΔH é positivo.
  • A reação com maior liberação de energia é a (B), já que entre as reações exotérmicas do enunciado, essa é a que apresenta maior valor com sinal negativo.

Esses textos te ajudarão a aumentar seu conhecimento:

2. (Enem/2011) Uma opção não usual, para o cozimento do feijão, é o uso de uma garrafa térmica. Em uma panela, coloca-se uma parte de feijão e três partes de água e deixa-se ferver o conjunto por cerca de 5 minutos, logo após transfere-se todo o material para uma garrafa térmica. Aproximadamente 8 horas depois, o feijão estará cozido.

O cozimento do feijão ocorre dentro da garrafa térmica, pois

a) a água reage com o feijão, e essa reação é exotérmica.
b) o feijão continua absorvendo calor da água que o envolve, por ser um processo endotérmico.
c) o sistema considerado é praticamente isolado, não permitindo que o feijão ganhe ou perca energia.
d) a garrafa térmica fornece energia suficiente para o cozimento do feijão, uma vez iniciada a reação.
e) a energia envolvida na reação aquece a água, que mantém constante a temperatura, por ser um processo exotérmico.

Alternativa correta: b) o feijão continua absorvendo calor da água que o envolve, por ser um processo endotérmico.

a) ERRADA. Uma reação química é caracterizada pela formação de novas substâncias, o que não ocorre no cozimento do feijão.

b) CORRETA. A água ao ser aquecida ganha calor e uma garrafa térmica não permite que essa energia seja perdida para o ambiente. Sendo assim, o feijão absorve o calor da água e cozinha, caracterizando um processo endotérmico.

c) ERRADA. O sistema é isolado em relação ao ambiente externo. Dentro da garrafa, o feijão e a água estão tendo contato direto e, por isso, realizando uma troca térmica.

d) ERRADA. A garrafa térmica tem a função de isolar o sistema, não permitindo que a mistura dentro dela troque calor com o ambiente.

e) ERRADA. A temperatura não é constante, pois à medida que a água transfere calor para o feijão, ela perde energia até que as duas temperaturas se igualem.

Confira os textos a seguir e aprenda mais sobre os assuntos abordados nessa questão:

Carolina Batista
Carolina Batista
Técnica em Química pelo Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de Pernambuco (2011) e Bacharelada em Química Tecnológica e Industrial pela Universidade Federal de Alagoas (2018).