Entalpia

A entalpia é a energia térmica envolvida em uma reação ou processo químico. Há cinco tipos de entalpia que podem ser calculados: formação, combustão, ligação, neutralização e dissolução. Esse cálculo do valor da variação de entalpia é importante para determinar se o processo é endotérmico ou exotérmico.

O que é entalpia?

Entalpia é a energia térmica envolvida nos diferentes tipos de reações químicas, em que substâncias simples têm, por convenção, entalpia igual a zero. A variação da entalpia pode ser calculada pela subtração do valor de entalpia dos produtos pelo valor de entalpia dos reagentes, ou seja:

∆H = Hp – Hr

∆H → Variação de entalpia

Hp → Entalpia dos produtos

Hr → Entalpia dos reagentes

O resultado do cálculo de variação de entalpia determinará se estamos lidando com uma reação que libera ou absorve calor, como pode ser observado nos gráficos a seguir:

Gráficos de variação de entalpia para reação endotérmica e exotérmica, respectivamente.

Tipos de entalpia

Entalpia de formação

É a variação de energia térmica envolvida na formação de um mol de uma substância qualquer, sendo ela formada com base em substâncias simples ou no estado fundamental, como no exemplo a seguir:

1/2H₂ + O₂ = H₂O

→ Note que os reagentes são ambos substâncias simples, ou seja, têm entalpia igual a 0, e que o valor de entalpia da água (H₂O) é predeterminado em laboratório, sendo, portanto, um dado fornecido, logo, o calculo da variação de entalpia fica da seguinte forma:

∆H = Hp – Hr

∆H = ( - 68,4 ) - (1/2.0 + 0)
∆H = -68,4 → Reação exotérmica

→ Perceba que temos um resultado menor que 0, isso significa que, nessa reação de formação de um mol de H₂O, teremos liberação de energia.

Não pare agora... Tem mais depois da publicidade ;)

Entalpia de combustão

É a variação aferida de calor para que haja a combustão de 1 mol de uma substância qualquer. Toda reação de combustão terá valor de variação de entalpia menor que zero, pois se trata de uma reação que libera calor.

Exemplo

Reação e valor da variação de entalpia para a reação de combustão do etanol:

C₂H₆O(l) + 3.O₂(g) → 2 CO₂(g) + 3 H₂O(l) ΔH = -326 Kcal/mol

A seguir, valores de entalpia de combustão para algumas substâncias comuns:

Etanol gasoso (C₂H₆)= -372,8 Kcal/mol
Benzeno líquido (C₆H₆) = -781,0 Kcal/mol
Sacarose sólida ( C₁₂H₂₂O₁₁) = -1348,9 Kcal/mol
Entalpia de ligação

É a energia necessária para romper-se um mol de uma ligação química. A variação de energia nesse caso sempre resulta em um valor maior que 0, ou seja, a quebra de ligações demanda absorção de calor.

Exemplo

CH₄(g)+C(g)+4H(g) ΔH = +1.651,6 kJ/mol

C – H → C(g) + H(g) ΔH = +412,9 KJ/ mol

Cl – Cl → Cl(g) + Cl (g) ΔH = +242,0 KJ/mol

Entalpia de neutralização

É a variação de energia em reações de neutralização, como a neutralização de ácido base:

Ácido + base = sal + água → exotérmica

Assim como nos demais casos de entalpia, para os valores de neutralização, deve-se considerar os cálculos para 1mol. Nesse caso, o valor final da variação de entalpia será, para a reação de neutralização, de 1 mol de H⁺para 1 mol de OH^-

Acesse também: Reação de neutralização tota l: como ocorre?

Entalpia de dissolução

É a variação de energia térmica envolvida na dissolução de um mol de determinado soluto em uma quantidade “x” de água ou outro solvente qualquer, desde que haja solubilização completa e torne-se uma mistura homogênea.

Exemplo

NaCl(s) + aq → Na+(aq) + Cl-(aq) ∆H = -0,9 Kcalmol

Na reação, podemos ver quimicamente a dissolução do hidróxido de sódio, popularmente conhecido como soda cáustica, em meio aquoso. Perceba que a reação tem uma variação de entalpia menor que zero, o que significa que há liberação de calor. Essa reação é comumente realizada na fabricação de sabão caseiro, processo que, quando não feito sob os devidos cuidados, pode resultar em acidente com queimaduras de até 3° grau.

Resumo:

Entalpia: variação de energia térmica envolvida em uma reação química.
Variação de entalpia final determina se a reação é exotérmica ou endotérmica: ΔH > 0 (endotérmica); ΔH < 0 (exotérmica).
Tipos de entalpia: formação, combustão, ligação, neutralização e dissolução.

Acesse também: Como calcular a v ariação da entalpia por meio da lei de Hess?

Exercícios resolvidos

Questão 1 - (PUC - 2016) A entalpia de combustão do carbono, a 25 °C, é de 393,5KJ/mol. Considerando-se 1,0 kg de turfa — um tipo de carvão mineral que contém somente 60% de carbono —, em média, a energia liberada, em kJ, somente pela queima de carbono é de, aproximadamente:

a) 2000

b) 5000

c) 10 000

d) 15 000

e) 20 000

Dado: Massa molar do carbono: 12g/mol

Resolução

Alternativa E.

1° passo: Se para 1 Kg temos que 60% representam a massa do carbono, portanto, 60% de 1Kg = 600g de carbono.

2° passo: Calculamos agora quantos mols teremos em 600g de carbono. Sabendo que a massa molar do carbono é 12 g/mol, podemos estabelecer a seguinte relação:

12 g ----- 1 mol

600 g ------- x mol

x = 50 mol

3° passo: Estabelecendo-se agora uma relação de energia para cada mol de matéria em combustão:

393,5 KJ/mol ----------- 1 mol

x KJ/mol ---------------- 50 mol

x = 19675,0 (aproximadamente 20 000)

Questão 2 - (Unicamp - 2018) O livro O pequeno príncipe, de Antoine de Saint-Exupéry, uma das obras literárias mais traduzidas no mundo, traz ilustrações inspiradas na experiência do autor como aviador no norte da África. Uma delas, a figura (a), parece representar um chapéu ou um elefante engolido por uma jiboia, dependendo de quem a interpreta.

Para um químico, no entanto, essa figura pode assemelhar-se a um diagrama de entalpia, em função da coordenada da reação (figura b). Se a comparação for válida, a variação de entalpia dessa reação seria

a) praticamente nula, com a formação de dois produtos.
b) altamente exotérmica, com a formação de dois produtos.
c) altamente exotérmica, mas nada se poderia afirmar sobre a quantidade de espécies no produto.
d) praticamente nula, mas nada se poderia afirmar sobre a quantidade de espécies no produto.

Resolução

Alternativa D. Observando o gráfico da figura b, em que a linha de movimentação da variação de energia aponta que a energia no início e no fim da reação é igual, podemos deduzir que o ΔH (variação da entalpia) da reação será zero ou práticamente zero. No entanto, como não temos a equação da reação descrita, nada pode ser dito em relação a quantos produtos ou reagentes estão envolvidos.