Termoquímica: o que ela estuda, leis e aplicações - Ciência - 2023
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o termoquímica é responsável pelo estudo das modificações caloríficas que se realizam nas reações entre duas ou mais espécies. É considerada uma parte essencial da termodinâmica, que estuda a transformação do calor e outros tipos de energia para entender a direção em que os processos se desenvolvem e como sua energia varia.
Da mesma forma, é fundamental entender que o calor envolve a transferência de energia térmica que ocorre entre dois corpos, quando eles estão em temperaturas diferentes; enquanto a energia térmica é aquela associada ao movimento aleatório de átomos e moléculas.
Portanto, como em quase todas as reações químicas a energia é absorvida ou liberada por meio do calor, a análise dos fenômenos que ocorrem por meio da termoquímica é de grande relevância.
O que a termoquímica estuda?
Como observado anteriormente, a termoquímica estuda as mudanças de energia na forma de calor que ocorrem em reações químicas ou quando ocorrem processos que envolvem transformações físicas.
Nesse sentido, é necessário esclarecer alguns conceitos dentro do assunto para um melhor entendimento do mesmo.
Por exemplo, o termo "sistema" se refere ao segmento específico do universo que está sendo estudado, com "universo" sendo entendido como a consideração do sistema e seus arredores (tudo que é externo a ele).
Portanto, um sistema geralmente consiste nas espécies envolvidas nas transformações químicas ou físicas que ocorrem nas reações. Esses sistemas podem ser classificados em três tipos: aberto, fechado e isolado.
- Um sistema aberto é aquele que permite a transferência de matéria e energia (calor) com seu entorno.
- Em um sistema fechado há troca de energia, mas não de matéria.
- Em um sistema isolado não há transferência de matéria ou energia na forma de calor. Esses sistemas também são conhecidos como "adiabáticos".
Leis
As leis da termoquímica estão intimamente ligadas à lei de Laplace e Lavoisier, bem como à lei de Hess, que são os precursores da primeira lei da termodinâmica.
O princípio exposto pelos franceses Antoine Lavoisier (importante químico e nobre) e Pierre-Simon Laplace (famoso matemático, físico e astrônomo) revisam que “a alteração na energia que se manifesta em qualquer transformação física ou química tem igual magnitude e significado ao contrário da alteração na energia da reação inversa ”.
Lei de Hess
Na mesma linha, a lei formulada pelo químico russo originário da Suíça, Germain Hess, é a pedra angular para a explicação da termoquímica.
Este princípio se baseia em sua interpretação da lei da conservação da energia, que se refere ao fato de que a energia não pode ser criada ou destruída, apenas transformada.
A lei de Hess pode ser promulgada desta forma: "a entalpia total em uma reação química é a mesma, quer a reação seja realizada em uma única etapa ou em uma sequência de várias etapas".
A entalpia total é dada como a subtração entre a soma da entalpia dos produtos menos a soma da entalpia dos reagentes.
No caso de alteração na entalpia padrão de um sistema (sob condições padrão de 25 ° C e 1 atm), ela pode ser esquematizada de acordo com a seguinte reação:
ΔHreação = ΣΔH(produtos) - ΣΔH(reagentes)
Outra forma de explicar esse princípio, sabendo que a variação da entalpia se refere à variação do calor nas reações quando ocorrem sob pressão constante, é dizer que a variação da entalpia líquida de um sistema não depende do caminho percorrido. entre o estado inicial e final.
Primeira Lei da Termodinâmica
Essa lei está tão intrinsecamente ligada à termoquímica que às vezes se confunde qual foi a que inspirou a outra; Portanto, para esclarecer esta lei, deve-se começar dizendo que ela também está enraizada no princípio da conservação de energia.
Assim, a termodinâmica não só leva em conta o calor como uma forma de transferência de energia (como a termoquímica), mas também envolve outras formas de energia, como a energia interna (OU).
Portanto, a variação na energia interna de um sistema (ΔU) é dada pela diferença entre seus estados inicial e final (como visto na lei de Hess).
Levando em consideração que a energia interna é composta pela energia cinética (movimento das partículas) e pela energia potencial (interações entre as partículas) de um mesmo sistema, pode-se deduzir que existem outros fatores que contribuem para o estudo do estado e propriedades de cada um. sistema.
Formulários
A termoquímica tem múltiplas aplicações, algumas delas serão mencionadas abaixo:
- Determinação das mudanças de energia em certas reações por meio da calorimetria (medição das mudanças de calor em certos sistemas isolados).
- Dedução das mudanças de entalpia em um sistema, mesmo quando estas não podem ser conhecidas por medição direta.
- Análise das transferências de calor produzidas experimentalmente quando compostos organometálicos são formados com metais de transição.
- Estudo das transformações de energia (na forma de calor) dadas em compostos de coordenação de poliaminas com metais.
- Determinação das entalpias da ligação metal-oxigênio de β-dicetonas e β-dicetonatos ligados a metais.
Como em aplicações anteriores, a termoquímica pode ser usada para determinar um grande número de parâmetros associados a outros tipos de energia ou funções de estado, que são aquelas que definem o estado de um sistema em um determinado momento.
A termoquímica também é usada no estudo de inúmeras propriedades de compostos, como na calorimetria de titulação.
Referências
- Wikipedia. (s.f.). Termoquímica. Recuperado de en.wikipedia.org
- Chang, R. (2007). Química, nona edição. México: McGraw-Hill.
- LibreTexts. (s.f.). Thermochemistry - A Review. Obtido em chem.libretexts.org
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- Ribeiro, M. A. (2012). Termoquímica e suas aplicações em sistemas químicos e bioquímicos. Obtido em books.google.co.ve
- Singh, N. B., Das, S. S. e Singh, A. K. (2009). Química Física, Volume 2. Recuperado de books.google.co.ve