Quimica fisica

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Termoquímica
Ramo da termodinâmica que estuda as trocas de calor associadas ás reacções Químicas

Variações de energia em Reacções Químicas
Quase todas as reacções químicas absorvem ou libertam energia, geralmente na forma de calor. Calor é a transferência de energia térmica entre dois corpos que estão a temperaturas diferentes. Numa reacção química fala-se de calor absorvido ou calorlibertado quando se descrevem as variações de energia que ocorrem no processo. Para os químicos um sistema inclui normalmente substancias envolvidas em transformações químicas e físicas. Numa experiência de neutralização ácido-base, o sistema pode ser constituido por um copo contendo 50ml de HCl ao qual adicionamos 50ml de NaOH. O resto do universo fora do sistema chama-se meio exterior Existem 3 tiposde sistemas: Aberto – pode trocar massa e energia (calor) com o meio e Exterior Fechado- pode trocar energia mas não troca massa Isolado- não pode trocar nem massa nem energia
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Processos exotérmicos e endotérmicos
Processo exotérmico (a) Processo endotermico (b) Transferência de energia O meio exterior fornece Termica para o meio exterior calor ao sistema

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Entalpia
No laboratório asreacções são geralmente realizadas á pressão atmosférica. Para quantificar o fluxo de calor para dentro ou para fora de um sistema num processo a pressão constante os químicos usam o conceito de entalpia representada pelo símbolo H e definida como H=U+PV, sendo U= energia interna do sistema, contudo o que se mede normalmente é a variação de entalpia ∆H. A entalpia da reação ∆H, é a diferençaentre as entalpias dos produtos e as entalpias dos reagentes. ∆H = H(produtos)-H(reagentes) A entalpia de uma reacção pode ser positiva ou negativa (Processo endotermico ou exotérmico) Chamam-se Equações Termoquímicas as equações que mostram as relações de massa e entalpia CH4(g) + 2O2 (g)→ CO2(g) + H2O(l) ∆H=-890,4KJ

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1ª Lei da termodinâmica
A termoquímica faz parte da termodinâmica queestuda a conversão entre o calor e outras formas de energia, as leis da termodinâmica visam a compreensão da energética dos processos e da direcção da sua evolução A 1ª lei baseia-se no principio da conservação de energia A energia pode ser convertida de uma forma a outra mas não pode de ser criada ou destruída Energia interna- Soma de todas as formas de energia associadas às partículas que constituemo sistema e as suas interacções (E molecular translacional, rotacional e vibracional, Ep e Ec de electrões e protões nas moléculas, forças intermoleculares… A variação da energia interna é dada por: ∆U= Uf-Ui Vamos considerar a reacção: S(s) + O2(g)→ SO2(g) O nosso sistema é constituído pelas moléculas dos reagentes S e O2 e pelas moléculas do produto SO2(g) podemos medir com exactidão a variaçãoda energia interna ∆U dado por ∆U= Conteudo energético de uma mole de SO2(g)[conteudo energético de de 1 mole de S(s) + 1 mole de O2]= U (produtos) – U (reagentes) 4

Verifica-se que esta reacção liberta calor deste modo o U do produto é inferior em relação ao U reagentes e ∆U 0 num processo endotermico q < 0 num processo exotermico w > 0 para o trabalho feito sobre o sistema pelo meioexterior w < 0 para o trabalho feito pelo sistema no meio exterior

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Trabalho e Calor
Quando uma Força tem o mesmo sentido do deslocamento o W=Fd Um exemplo de trabalho é a expansão de um gás num cilindro. Suponhamos um gás contido dentro de um cilindro munido de um pistão móvel, sem peso e sem atrito, a uma certa pressão e temperatura Á medida que o gás se expande, ele empurra o pistão para cimacontra a pressão atmosférica constante P que se lhe opõe. O trabalho feito pelo gás sobre o meio exterior é

W = − P∆V =

F 3 d = Fd 2 d

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Entalpia e a 1º Lei da Termodinâmica
Como é que aplicamos a 1ª Lei a processos realizados a pressão e volume constantes: Se o v é constante ∆U=q – P∆V ∆V=0 ∆U=qv As condições de volume constante são frequentemente pouco convenientes e, às vezes...
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