Reações Endotérmicas

Por definição: uma reação é endotérmica, quando o sistema composto pelos reagentes absorve energia na forma de calor da vizinhança (meio externo) de forma a promover a reação química em direção à formação dos produtos.

Nas competições de jogos olímpicos, os atletas podem fazer uso de bolsas instantâneas de água quente e fria, como compressas para alívio de dores musculares. Essas compressas instantâneas estão baseadas em reações exotérmicas e endotérmicas. As transformações químicas ocorrem sempre na absorção ou liberação de energia, e através do conceito de reações exotérmicas e endotérmicas podemos entender como isso ocorre.

Essas bolsas normalmente são de plástico contendo água e em uma outra seção, há uma substância química na composição de sal. Dependo do sal que se utiliza, a bolsa pode ter aumento ou diminuição da temperatura. Nas compressas quentes se utiliza, geralmente, cloreto de cálcio ou sulfato de magnésio. Para as compressas frias, usa-se nitrato de amônio, por exemplo. Por que ao dissolvermos um sal em água podemos relatar essa variação na temperatura? Os processos que ocorrem absorção de energia, como no caso da bolsa de compressa fria, chamamos de processos endotérmicos. E são dessas reações que vamos tratar.

Seguindo o nosso exemplo das compressas: Se adicionarmos 40 g de CaCl­₂ em 100 ml de água, haverá uma variação na temperatura de 20ºC para 90ºC, ou seja, a temperatura aumenta, há liberação de energia na forma de calor, isso é o que ocorre com as reações exotérmicas. (Para saber mais acesse o conteúdo de Reações Exotérmicas).

Se adicionarmos 30 g de NH₄NO₃ em 100 ml de água, haverá uma variação na temperatura de 20ºC para aproximadamente 0ºC, ou seja, a temperatura diminui, há uma absorção de energia na forma de calor, isso é o que ocorre com as reações endotérmicas.

Dada a seguinte reação:

HgO_(s) + 90,7 kJ (energia absorvida) → Hg_(l) + 1/2O_2(g)

Quando um mol de óxido de mercúrio se decompõe, à pressão constante, formando um mol de mercúrio líquido e meio mol de gás oxigênio, ocorre a absorção de 90,7 kJ de energia na forma de calor do meio externo.

Outros Exemplos

Decomposição do carbonato de cálcio: CaCO_3(s) + calor → CaO­_(s) + CO_2(g)

A síntese do óxido nítrico: N_2(g) + O­_2(g) + calor → 2NO_(g)

Podemos descrever o comportamento de reação endotérmica através de um gráfico de variação de entalpia.

A variação de entalpia (∆H) pode ser definida, de uma forma mais simples, como a medida de variação de energia na forma de calor trocada pelo sistema, à pressão constante.

Para um processo endotérmico: ∆H > 0

O sistema, à pressão constante, absorve energia na forma de calor da vizinhança. Como há absorção de energia essa variação é positiva.

HgO_(s) → Hg_(l) + 1/2O_2(g) ∆H = +90,7 kJ/mol.

O comportamento de ∆_reaçãoH pode ser descrito pelo gráfico abaixo:

Onde:

H_R – entalpia dos reagentes.
H_P – entalpia dos produtos.

A entalpia dos reagentes é menor do que a entalpia dos produtos num processo endotérmico. A temperatura final do sistema diminui, ou seja, a formação dos produtos se dá com a diminuição da temperatura. No processo endotérmico, os participantes do sistema absorvem uma determinada quantidade de energia na forma de calor da vizinhança para romper as ligações químicas dos reagentes, proporcionando outras interações entre os átomos do sistema para a formação dos produtos. Dessa forma, o conteúdo entálpico dos produtos é maior do que o conteúdo de entalpia dos reagentes, e, portanto, ∆H > 0, indicando um valor positivo.

Por exemplo, a energia necessária para romper a ligação covalente entre os átomos de HCl (H – Cl) é de 430,54 kJ/mol.

Exercícios Resolvidos

1) O nitrato de potássio é um sólido iônico branco usado na composição de fertilizantes, como conservantes de carnes embutidas, como mortadela ou salsichas, por exemplo. Ao adicionarmos uma determinada quantidade em um recipiente com água, observa-se que a temperatura do frasco e da água diminui. Descrito isto, determine:

a) a reação de ionização do sal.

b) é possível dizer que a dissolução do nitrato de potássio em água é um processo endotérmico? Justifique.

Resolução

a) a equação de ionização é: 

b) Sim, não devemos considerar uma dissolução iônica como uma reação endotérmica, pois não houve mudanças nas propriedades químicas e físicas do composto e sim uma dissociação dos íons em água. Para ocorrer essa dissociação iônica, o sistema absorve energia do meio externo para romper as ligações entre os íons. Então, podemos dizer que é um processo endotérmico.

2) Ao sairmos molhados do banho, em um local aberto, mesmo nos dias quentes, sentimos uma “sensação de frio”. Podemos relacionar isso a evaporação da água que está em contato com a pele do nosso corpo. O que explicaria esse fenômeno de “sensação de frio”?

Resposta: A evaporação da água consiste em um processo endotérmico. A energia do nosso corpo é absorvida na forma de calor pelas moléculas de água que são evaporadas.

Bons estudos!

David Pancieri Peripato