Reações Exotérmicas

Para usarmos a internet, os celulares, para iluminação das ruas, das casas, usar o micro-ondas para estourar pipoca, assistir um filme, usar o carro ou ônibus, para produzir alimentos, tratar água, necessitamos de energia.

Atualmente nossas atividades econômicas exigem uma demanda muito maior de energia para produção de tecnologias para manter o desenvolvimento, o uso dos transportes, os processos industriais, a manutenção do consumo, surgindo a necessidade de obtenção de combustíveis renováveis que não sejam tão danosos ao meio ambiente e que, de alguma forma, poupe alguns recursos naturais.  As transformações químicas ocorrem sempre na absorção ou liberação de energia, e através do conceito de reações exotérmicas e endotérmicas podemos compreender esse processo.

O hidrogênio (H) e o oxigênio (O) são dois elementos que, nas condições favoráveis, seus átomos reagem e formam como produto as moléculas de água. Descrevendo desse modo, nos parece ser uma reação simples, mas não é bem assim. É uma reação de alta reatividade, liberando uma quantidade de energia significativa a tal ponto que, por exemplo, a reação entre os gases de H e O é responsável pela propulsão de ônibus espaciais, dizemos que a reação libera uma quantidade de energia na forma de calor. Esse tipo de reação chamamos de reação exotérmica.

Podemos representar:

H_2(g) + 1/2O_2(g)à H₂O_(l) + 285k J (energia liberada)

Por definição, temos: uma reação é exotérmica, quando o sistema composto pelos reagentes dessa reação libera calor na forma de energia para a vizinhança (meio externo). Portanto, dizemos que os processos que liberam calor são denominados exotérmicos.

É importante definirmos o conceito de energia na forma de calor.

Calor: podemos definir calor como a transferência de energia que ocorre em decorrência da diferença de temperatura ente dois corpos ou partes diferentes de um mesmo corpo.

Toda reação de combustão é um processo exotérmico.

Exemplos:

A queima do carvão: C_(s) + O_2(g) → CO₂ + calor

A combustão da gasolina: C₈H_18(l) + 25/2 O_2(g) → 8 CO­_2(g) + 9H₂O + calor

Podemos descrever o comportamento de reação exotérmica 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 exotérmico: ∆H < 0

O sistema, à pressão constante, libera energia na forma de calor para a vizinhança. Como há liberação de energia essa variação é negativa.

H_2(g) + 1/2O_2(g) →  H₂O_(l)∆H  = -285k J (energia liberada)

O comportamento descrito pelo gráfico:

H_R – entalpia dos reagentes.

H_p– entalpia dos produtos.

A entalpia para os reagentes é maior em relação aos dos produtos no processo exotérmico.A liberação de energia na forma de calor desloca o equilíbrio para formação dos produtos, portanto ∆H < 0, indicando um valor negativo.

Outros exemplos de reação exotérmicas:

1/2H_2(g) + 1/2Cl_2(g) → HCl_(g)  ΔH =  -91,96 kJ/mol

Quando meio mol de gás hidrogênio, à pressão constante, reage com meio mol de cloro gasoso formando HCl gasoso,ocorre a liberação de 91,96 kJ (quilojoule) de energia na forma de calor.

1/2H_2(g) +1/2 Br_2(g) → HBr_(g)  ΔH = -35,95 kJ/mol

A reação de obtenção de HBr gasoso, libera 35,95 kj de energia na forma de calor.

S_(s) + O_2(g) → SO₂(g)  ΔH = -296,36 kJ/mol

O enxofre sólido reagindo com oxigênio para formação de um mol de dióxido de enxofre, libera 296,36 kJ de energia na forma de calor.

Exercícios Resolvidos

1) No diagrama a seguir apresenta os valores de entalpia que envolve a combustão da grafite e do diamante. Analise o gráfico e responda:

a) Qual dos alótropos de carbono libera mais calor na combustão?

b) Qual apresenta maior entalpia?

Dados:

ΔH₁ = -393,5kJ/mol;

ΔH₂ = -395,4kJ/mol;

Resolução

a) alótropo de carbono diamante.

b) alótropo de carbono diamante.

O valor de variação de entalpia sofre influencias devido a formação dos compostos alótropos. A grafite éa forma mais estável do carbono na natureza, enquanto o diamante natural forma-se em altas pressões e temperaturas e apresenta outra estrutura atômica é mais denso e duro. Essas diferentes estruturas na formação da grafite e do diamante, a forma como os átomos estão distribuídos e ligados exercem influências no valor da variação de entalpia.

2) O que podemos compreender da seguinte reação:

C_2­H₆O_(l) + 3O_2(g) → 2CO_2(g) + 3H₂O_(l)ΔH = -1.367 kJ/mol

Dado: C_2­H₆O- etanol.

Resolução

Processo de reação exotérmica, quando 1 mol de etanol líquido reage com 3 mols de oxigênio, à pressão constante, produz 2 mols de dióxido de carbono e três mols de água no estado líquido, liberando 1.367 kJ de energia na forma de calor.

Bons estudos!

David PancieriPeripato