Por Tracy McConnell Atualizado em 24 de março de 2022

BZA/iStock/GettyImages

A entalpia está relacionada ao calor emitido por uma reação ou necessário para que uma reação ocorra. Está relacionado à força das ligações em uma substância porque existe energia potencial nessas ligações.

Para entender a entalpia, primeiro é necessário entender a energia e a termodinâmica. O que é termodinâmica? É o quantitativo estudo de transferências e transformações de energia.

Formas de Energia

Formas de Energia

Existem muitas formas de energia:energia elétrica, energia potencial versus energia cinética, energia química (ligação) ou calor. Átomos ou moléculas podem ter energia elétrica no sentido de que os elétrons podem ser ganhos ou doados. A energia elétrica é extremamente importante porque o comportamento dos elétrons determina como um átomo, molécula ou substância reage.

A energia elétrica das moléculas está relacionada ao conceito de estabilidade:o que os elétrons querem fazer. Orbitais quero para ser preenchido. Cargas positivas e negativas se atraem para obter o nível de energia mais baixo possível. Partículas com a mesma carga serão repelentes um ao outro. Isso ajuda a prever o que os elétrons farão.

Na formação de ligações entre átomos, a energia é liberada ou necessária. A quantidade de energia necessária para unir os elementos é chamada de **energia de ligação.**

Transferências e transformações de energia:

• As colisões transferem energia cinética de um objeto em movimento para outro objeto.
• Uma substância quente próxima a uma substância mais fria resultará em uma transferência de energia (térmica) de uma para outra.
• A energia potencial é transferida para energia cinética quando uma pedra cai de uma saliência. Quando a rocha atinge o solo, sua energia cinética é transformada em energia térmica.
• Em uma reação de combustão, a energia química é transformada em energia térmica.
• Em reações que alteram a composição molecular, a energia é necessária ou liberada.

A Lei de Conservação de Energia afirma que a energia não é criada nem destruída.

O conceito de sistema e vizinhança em um sistema fechado é muito importante na termodinâmica. Quando você mede mudanças de temperatura, é a transferência de energia do sistema para o ambiente (ou vice-versa) que você está medindo. A quantidade total de energia não muda, apenas é transferida.

Definição de Entalpia

Definição de Entalpia

**Entalpia **(H ) é a função termodinâmica que descreve o fluxo de calor e é expressa em kJ/mol. É importante notar que a entalpia não é estritamente uma medida de calor, mas está relacionada à pressão e ao volume, como você pode ver na fórmula abaixo.

A entalpia de formação é a diferença de entalpia entre um composto e os elementos que o compõem.

Fórmula para Entalpia

Fórmula para Entalpia

H =E + pV

H =entalpia, E =energia, p =pressão, V =volume

**Primeira Lei da Termodinâmica **afirma que a energia de um sistema mais sua vizinhança permanece constante e é uma soma do calor (q ) e o trabalho (w ) que estão ocorrendo nesse sistema.

ΔE =q + w

O trabalho também é um fluxo de energia entre um sistema e seu entorno. Uma maneira fácil de visualizar o trabalho como uma transferência de energia é imaginar pistões que se movem quando uma força é exercida sobre eles.

**Lei de Hess:** Quando há duas ou mais equações químicas balanceadas para mostrar as etapas de uma reação, a mudança na entalpia da equação líquida é a soma da mudança nas entalpias de cada equação individual.

Isto apoia o fato de que a entalpia é uma função de estado, o que significa que o caminho percorrido não afeta o resultado final em termos de medição da entalpia. Isto está de acordo com a lei da conservação da energia, na qual a energia não é criada nem destruída.

Quando as substâncias transitam entre fases (sólida, líquida, gasosa), a transferência de energia pode ser descrita pela seguinte fórmula:

**_q =nCm** Δ_**T **

q =calor, n =moles, C_m =capacidade térmica molar, Δ_T = mudança de temperatura

Capacidade de calor específico =a quantidade de energia necessária para aumentar a temperatura de 1 kg de material em 1 grau Celsius

Capacidade de calor específico molar =a quantidade de energia necessária para aumentar a temperatura de 1 mol de material em 1 unidade

Cálculo da Entalpia de Reação

Cálculo da Entalpia de Reação

**Exemplo 1:** Calcule a mudança de temperatura resultante da adição de 250 J de energia térmica a 0,50 moles de mercúrio.

Visualize o diagrama do Sistema de Calor e Entorno com a direção da seta indo para para o sistema.

Use a fórmula:_q =nCmΔT_

Como é solicitada a mudança de temperatura, você reorganiza a fórmula:

ΔT =q/nCm

Procure a capacidade térmica molar do mercúrio:28,3 J/mol K

ΔT =250 J/(p.50 mol)(28,3 J/mol K)
ΔT =17,7K

Entalpia de Formação

Entalpia de Formação

Calculando a entalpia de formação envolve escrever equações químicas balanceadas e combinar a mudança na entalpia de cada etapa. Você deve reduzir as equações de forma que resolva para um único átomo do átomo especificado na questão. O processo está bem definido no exemplo abaixo.

Cálculo da Entalpia de Formação

Cálculo da Entalpia de Formação

**Exemplo 2:** Calcule a variação de entalpia por mol de monóxido de carbono para a reação do monóxido de carbono com oxigênio para produzir dióxido de carbono.

O carbono queimado com oxigênio limitado resultará em monóxido de carbono (CO), entretanto, quando houver oxigênio suficiente, o produto será dióxido de carbono (CO2).

2 C (s) -> + O2 (g) -> 2 CO (g)

ΔH =-221,0 kJ

2 C (s) + O2 (g) -> CO2 (g)

ΔH =-393,5 kJ

Reorganize a primeira equação e inverta o ΔH, depois equilibre a segunda equação.

2 CO 9g) -> 2 C (s) + O2 (g)

ΔH =+221,0 kJ

2 C (s) + 2 O2 (g) -> 2 CO2 (g)

ΔH =(2 mol)(-393,5 kJ) =-787,0 kJ

Cancele o '2 C (s)' e o 'O2' do lado direito da primeira equação com os equivalentes no lado esquerdo da segunda equação para obter o seguinte:

2 CO (g) + O2 (g) -> 2 CO2 (g)

ΔH =(221,0 kJ) + (-787,0 kJ) =-566,0 kJ

Como a equação pede 1 mol de CO2, e não 2, divida todas as partes da equação por 2 para conseguir isso.

CO (g) + 1/2 O2 (g) -> CO2 (g)

ΔH =-566,0 kJ/2 =-283,0 kJ

Métodos de medição de entalpia

Métodos de medição de entalpia

Calorimetria é a medição científica da transferência de calor de um sistema para o ambiente ou vice-versa. Existem dois tipos de calorímetros; um em que a pressão permanece constante e outro onde a pressão pode mudar. Num sistema com pressão constante, se houver uma mudança de volume, então ocorreu um trabalho de expansão. Um cenário onde isso pode ocorrer é quando um processo químico envolve gases.