Termoquímica I: Reações endotérmicas e exotérmicas

           Por meio de observações experimentais, foi possível observar que nos fenômenos físicos e químicos ocorrem variações de temperatura, o que implica que há trocas de calor, ou seja, há variação de energia e realização de trabalho. 

            A Termoquímica nada mais é do que a parte da química que estuda essas oscilações de energia dos materiais e suas reações, analisando se houve perda ou ganho de energia.

SE LIGA! Não confunda “temperatura” com “calor”!!! CALOR é a energia em trânsito de um corpo a uma temperatura mais alta para um corpo a uma temperatura mais baixa. Ou seja, há variações de temperatura. Quando você sente uma sensação quente, é porque recebeu energia e quando a sensação é de frio, significa que você perdeu energia. A quantidade de calor é medida em quilocalorias (Kcal) ou quilojoules (KJ), sendo que: 1 caloria = 4,18 joules

            Levando-se em conta essa variação de calor, podemos dividir os processos ou reações químicas em endotérmicas e exotérmicas.

• Reações Endotérmicas:

A reação ocorre com ABSORÇÃO DE CALOR (endo = para dentro).

A fotossíntese realizada pelas plantas é um exemplo de reação endotérmica, pois só se realiza por meio de um fornecimento contínuo de energia. Outro exemplo é a fusão do gelo, que só é possível por meio da absorção de calor, que rompe as ligações de hidrogênio entre as moléculas de água, mudando-a do estado sólido para o líquido.

Reparem que nas reações endotérmicas o calor é representado na equação do lado dos reagentes, para mostrar que nesta transformação houve absorção de energia.

• Reações Exotérmicas:

A reação ocorre com LIBERAÇÃO DE CALOR (exo = para fora).

Tomando a água de novo como exemplo, temos na sua transformação do estado gasoso para o líquido uma reação exotérmica. É o que acontece na sauna. O vapor d’água transforma-se em água líquida, por meio da formação de ligações de hidrogênio, liberando calor.

Outro exemplo típico deste tipo de reação são as reações de combustão. O carvão, por exemplo, quando queimado, libera calor. Todas as reações de combustão são exotérmicas.

            Nas reações exotérmicas, como vocês puderam notar, o calor está representado na equação do lado dos produtos, o que significa que a transformação ocorreu com liberação de energia.

Graficamente as reações podem ser assim representadas:

                                   

            Nestes gráficos podemos verificar que nas reações endotérmicas a energia final (dos produtos) é maior que a energia inicial (dos reagentes). Devido a isso, convencionou-se representar a variação de calor com o sinal positivo (+). Por outro lado, nas reações exotérmicas a energia final é menor que a energia inicial, sendo, por isso, representada por um sinal negativo (-).

           

A energia absorvida ou liberada em uma dada transformação pode ser medida?     

É precisamente essa a função da termoquímica!

Essa medição é feita com a ajuda de um aparelho chamado calorímetro. Este aparelho é basicamente constituído de um recipiente com paredes adiabáticas, ou seja, que não troca calor com o ambiente, contendo uma massa conhecida de parede água, na qual é introduzido um determinado sistema em reação. O recipiente contém um agitador e um termômetro que mede a variação de temperatura durante a reação. Sendo assim, podemos determinar a variação de calor de uma reação química por meio da expressão:

Q = m . c . Δt

Na qual:

Q = quantidade de calor liberado ou absorvido pela reação (caloria ou joule);

m = massa de água (gramas) presente no calorímetro;

c = calor específico do líquido presente no calorímetro (para a água é 1cal/g . ºC);

Δt = variação de temperatura sofrida pela massa de água devido à ocorrência da reação (graus Celsius).

Este calor de reação pode ser medido em um calorímetro hermeticamente fechado, à volume constante, sendo sua variação de energia chamada variação de energia interna, ou em um calorímetro aberto, à pressão constante, sendo sua variação de energia chamada de variação de entalpia.

Como a grande maioria das reações químicas ocorre em recipientes abertos, à pressão constante, veremos com mais detalhe a variação de entalpia das reações. Mas esse assunto vai ficar para o próximo tópico, acompanhe!