Entalpía

O que é entalpia?

O entalpía É uma propriedade termodinâmica cuja variação, sob condições constantes de temperatura e pressão, determina a energia calórica de uma substância ou sistema associado a uma reação química ou processo físico. Sendo uma função de estado, é representado com a letra no capital H, sendo ΔH sua variação.

É uma das propriedades extensas mais fundamentais para estudar a termoquímica de muitas reações; isto é, falamos sobre o desapego ou absorção de calor entre o meio de reação e seus arredores. Assim, dizemos que uma reação é exotérmica se seu ΔH for negativo (ΔH 0).

A mudança de entalpia no derretimento do gelo é positiva, indicando que o gelo absorve o calor do ambiente para se mover para o estado líquido, a água

Gelo, por exemplo, tem uma entalpia, h_gelo, Enquanto a água também tem sua própria entalpia, H_água. Quando o gelo derrete, ocorre uma variação de entalpia, chamada ΔH_Fus ou calor derretido (h_água-H_gelo). A entalpia da água é superior ao gelo, causando ΔH_Fus Pois o gelo é positivo e tem um valor +6.01 KJ/mol.

Entalpia e sua variação geralmente são expressas em unidades de joule ou calorias. A mudança de entalpia +6.01 kj/mol indica que um mol de gelo deve absorver 6.01 KJ de energia calórica ou calor para derreter.

Como o entalpia é calculado?

Entalpia e sua variação

A própria entalpia é incalculável, porque depende de variáveis ​​difíceis de medir exatamente. Uma boa comparação seria querer medir o volume total dos oceanos: sempre haverá partes dela sob a terra ou espalhadas entre os continentes. Portanto, e na prática, H não pode ser determinado; Mas sim Δh.

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Para atingir uma expressão matemática que permite o cálculo de ΔH, deve -se primeiro a ser deixada da definição fundamental de entalpia:

H = u + PV

Sendo a energia interna do sistema ou a substância em questão, e PV o trabalho de volume de pressão que este sistema exerce sobre o ambiente para existir. Como estamos interessados ​​em calcular ΔH e não h, temos:

ΔH = ΔU + δ (PV)

Se a pressão for constante, a equação permanecerá:

ΔH = ΔU + pΔV

Sabemos por outro lado que:

ΔU = q + C

Ser q calor e trabalho. Substituindo -nos:

ΔH = q + W + pΔV

Mas, além disso, sabemos disso:

W = - pΔV

E, por conseguinte:

ΔH = q  - PΔV + pΔV

ΔH = q

Isto é, o ΔH para uma reação ou processo, realizado sob pressão constante, será igual ao calor q gerado ou absorvido.

Reações mudanças de entalpia

A suposição de que a pressão permanece constante é possível se a reação ocorrer sob a atmosfera da Terra. Por exemplo, o gelo das paisagens de inverno derrete sem experimentar outra pressão que a de nossa atmosfera. Por outro lado, também se aplica a reações em meios líquidos ou aqueles que não produzem grandes quantidades de gases.

Essas reações absorvem ou liberam calor q Igual a ΔH, que por sua vez, é a diferença de entalpias entre produtos e reagentes:

ΔH = h_Produtos - H_Reagentes

Tipos de entalpia

É uma prática comum falar sobre ΔH e h como se fossem iguais: ambos são chamados de entalpias. No entanto, quando se trata dos tipos, H é único para cada substância ou sistema; Enquanto ΔH, por outro lado, está sujeito à natureza da reação ou processo em si mesma.

Nesse sentido, primeiro temos variações de entalpia positiva (ΔH> 0) ou negativas (ΔH <0); unas corresponden a los procesos o reacciones endotérmicos (se enfrían los alrededores), mientras las segundas tienen que ver con los procesos o reacciones exotérmicos (se calientan los alrededores).

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O sinal '+' ou '-' que acompanha ΔH nos diz, portanto, se houver libertação ou absorção de calor em uma certa reação ou processo; que têm suas características ΔH, como parte de suas propriedades termoquímicas.

Temos infinitos de tipos de entalpias, que podem ser classificadas de acordo com processos físicos ou reações químicas.

Processos físicos

Entalpia de mudança de fase

As substâncias precisam absorver ou liberar calor para se mover de uma fase de material ou material (sólido, líquido ou gás) para outro. Por exemplo, o gelo absorve o calor para derreter, tão entalpia para essa mudança de fase corresponde à fusão, ΔH_Fus, Também chamado de calor latente de calor.

Entalpia de dissolução ou mistura

As substâncias quando dissolvidas ou misturadas em um meio solvente podem absorver ou liberar calor, com uma entalpia ΔH_Dis ou ΔH_Misturar.

Reações químicas

Entalpia de treinamento

É o calor associado, ΔHº_F, à formação de um composto, especificamente uma toupeira, de seus elementos constituintes em condições padrão de pressão e temperatura (t = 298.15 K e P = 1 atm).

Entalpia de decomposição

É o calor associado, ΔH_des, para a degradação de um composto em substâncias menores e simples. Geralmente é positivo, porque o calor é necessário para quebrar os laços das moléculas.

Entalpia de hidrogenação

É o calor associado, ΔH_h, Ao vício de uma molécula de hidrogênio a um composto, geralmente um hidrocarboneto.

Entalpia de combustão

É o calor liberado, ΔH_pentear, Quando uma substância queima reagindo com oxigênio. É negativo, porque o calor e a luz são liberados (fogo).

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Exemplos de entalpias

Finalmente, será feita menção a alguns exemplos específicos de entalpias:

Combustão de metano

CH₄ + 2₂ → co₂ + 2h₂QUALQUER

ΔH = -890.3 kJ/mol

Isto é, um mol de Cho₄ Quando a combustão liberta 890.3 kJ de energia calórica.

Hidrogenação do etileno

CH₂= Cap₂ + H₂ → cap₃CH₃

ΔH = -136 KJ/mol

Uma toupeira de etileno libera 136 kJ de calor quando hidrogênio para se tornar um etano.

Sal na água

Sal de mesa, NaCl, dissolve -se na água para separar os íons Na⁺ e cl^- de redes cristalinas e surround (hidrato) de moléculas de água:

NaCl (s) → Na⁺(AC) + CL^-(AC)

ΔH = +3.87 kJ/mol

Isto é, dissolvendo sal na água, de acordo para esfriar o vidro ou o recipiente. No entanto, a quantidade absorvida de calor é muito pequena, então nossas mãos só sentirão uma ligeira mudança de temperatura.

Dissolução de clorato de potássio na água

Por outro lado, o clorato de potássio, KCLO₃, Tem um Δh_Dis muito positivo:

KCl₃(S) → K⁺(AC) + CLO₃^-(AC)

ΔH = +41.38 kJ/mol

O que significa que se dissolver na água, ele absorve muito quente. E, portanto, o recipiente esfriará significativamente e veremos que o vapor de água circundante umedecerá sua superfície externa.

Referências

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