Termoquímica e Cinética

Termoquímica e Cinética

Ana Júlia, Franciele, Geovana R., Isadora, Karen, laryssa O., Maria Eduarda D., Mariana

O que é termoquímica?

Termoquímica, também chamada de termodinâmica química, é o ramo da físico-química que estuda as quantidades de calor absorvidas ou liberadas em reações químicas, assim como as transformações físicas, tais como a fusão e a ebulição, baseando-se em princípios da termodinâmica. Assim, estuda as variações de energia que ocorrem durante as reações químicas.

Quais os processos?

Existem dois processos principais estudados na Termoquímica, que são: Exotérmicos: processos em que há liberação de calor; Endotérmicos: processos em que há absorção de calor.

Exemplos

• Entalpia (H): A entalpia é uma grandeza termodinâmica que representa a energia total de um sistema, incluindo sua energia interna e a pressão/volume

• Lei de Hess: A lei de Hess estabelece que a variação de entalpia de uma reação química é a mesma, independentemente do caminho pelo qual a reação ocorre.

• Reações exotérmicas e endotérmicas: Reações exotérmicas liberam energia na forma de calor, resultando em um aumento de temperatura no sistema.
• Calor de formação: O calor de formação é a variação de entalpia quando uma substância é formada a partir de seus elementos constituintes na forma padrão.

• Lei de Kirchhoff: A lei de Kirchhoff descreve como as variações de entalpia de uma reação química. dependem da temperatura, permitindo a correção das entalpias padrão para diferentes temperaturas.

• Espontaneidade das reações: A termoquímica ajuda a determinar se uma reação é espontânea com base na variação de entalpia e na entropia do sistema, usando a equação ΔG = ΔH - TΔS, onde ΔG é a variação de energia livre de Gibbs.

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Tipos de Reações

• Reações exotérmicas;
• Reações endotérmicas;
• Reações de calor padrão;
• Reações de neutralização;
• Reações de formação;
• Reações de combustão.

Essas são apenas algumas categorias comuns de reações na termoquímica, e há muitos outros tipos de reações que podem ser estudados com base nas trocas de energia envolvidas.

Na termoquímica, as reações químicas podem ser classificadas em diversos tipos com base na troca de calor que ocorre durante essas reações. Alguns dos tipos de reações mais comuns incluem:

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Resumo do Experimento:

Trata-se de uma experiência termoquímica, pois a água presente dentro do balão absorve o calor do isqueiro, fazendo com que haja aumento pressão e da temperatura, caracterizandomuma reação endotérmica. Vale ressaltar que em reações endotérmicas ocorre a absorção do calor

Cinética

O que é e o que estuda?

A cinética química é uma subárea da Química que estuda a velocidade das reações químicas, bem como mecanismos para seu controle. É por meio do estudo da cinética que se desenvolvem modelos matemáticos para entender a velocidade de consumo de um reagente ou de geração de um produto em uma reação química. Para a química a cinética é a análise da velocidade com que diferentes processos se desenvolvem. Conhecida como cinética química, concentra-se na rapidez com que as reações são realizadas

Tipos

Podem ser rápidas, moderadas ou lentas:

Reações rápidas ocorrem instantaneamente, com duração de microssegundos. Um exemplo é a queima do gás de cozinha.

Reações moderadas levam de minutos a horas para serem finalizadas.

Reações lentas podem durar séculos, porque os reagentes combinam-se lentamente.

Exemplos

A cinética química é o ramo da química que estuda a velocidade das reações químicas e os fatores que a influenciam. Aqui estão alguns exemplos de fenômenos e conceitos relacionados à cinética química:

Esses exemplos ilustram como a cinética química é aplicada para entender as taxas de reação em diversos contextos.

Fatores

Pressão

Catalisadores

Concentração de reagentes:

Superfície de contato

Temperatura:

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Resumo do Experimento:

Um dos fatores da cinética química é a superfície de contato, ou seja, quanto maior a superfície, maior será o tempo gasto para que a reação ocorra. Assim, a superfície que está em maior contato com o reagente, a que encontra-se triturada, irá ter uma reação de forma mais rápida que a outra, demonstrando um dos fatores que altera a velocidade de uma reação química

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Superfície de contato

um aumento da superfície de contato aumenta a velocidade da reação. Um exemplo é quando dissolvemos um comprimido de sonrisal triturado e ele se dissolve mais rapidamente do que se estivesse inteiro, isto acontece porque aumentamos a superfície de contato que reage com a água

Pressão

quando se aumenta a pressão de um sistema gasoso, aumenta-se a velocidade da reação.

Alguns dos principais tópicos estudados pela cinética química incluem: 1. Taxa de reação: A cinética química determina a rapidez com que uma reação química ocorre, geralmente expressa em termos de concentrações de reagentes e produtos ao longo do tempo. 2. Mecanismos de reação: A cinética procura desvendar os passos individuais pelos quais uma reação química ocorre, conhecidos como mecanismos de reação. 3. Fatores que afetam a velocidade: Estuda como a temperatura, concentração de reagentes, pressão e catalisadores influenciam a velocidade das reações químicas. 4. Teoria das colisões: Ela se baseia na ideia de que as reações químicas ocorrem quando as moléculas colidem umas com as outras em uma orientação apropriada e com energia suficiente para superar a barreira de energia de ativação.

1. Decomposição do peróxido de hidrogênio: A reação de decomposição do peróxido de hidrogênio (H2O2) em água e oxigênio é um exemplo clássico de uma reação que pode ser observada em diferentes velocidades, dependendo da concentração do catalisador usado, como o permanganato de potássio ou uma enzima como a catalase.
2. Combustão de uma vela: A combustão de uma vela é um processo que ocorre em várias etapas e envolve a queima de cera. A cinética química pode ser usada para entender como a vela queima, a taxa de consumo da cera e a formação de produtos de combustão.
3. Corrosão de metais: A corrosão de metais, como o ferro, é um processo que ocorre ao longo do tempo devido à reação com o oxigênio e a água. A cinética química pode ser usada para estudar como a velocidade de corrosão varia com a exposição a diferentes condições ambientais.
4. Reações de neutralização: A reação entre um ácido e uma base, conhecida como reação de neutralização, pode ocorrer em diferentes velocidades dependendo da concentração das substâncias envolvidas. A cinética química é usada para descrever como a concentração dos íons hidrogênio (H+) e hidroxila (OH-) mudam ao longo do tempo.
5. Velocidade de decomposição do peróxido de acetona: A decomposição do peróxido de acetona é uma reação que pode ser acelerada pelo aumento da temperatura. A cinética química pode ser usada para determinar a taxa de decomposição em diferentes temperaturas.

Concentração de reagentes:

quanto maior a concentração dos reagentes maior será a velocidade da reação. Para que aconteça uma reação entre duas ou mais substâncias é necessário que as moléculas se choquem, de modo que haja quebra das ligações com consequente formação de outras novas. O número de colisões irá depender das concentrações.

Catalisadores

os catalisadores são substâncias que aceleram o mecanismo sem sofrerem alteração permanente, isto é, durante a reação eles não são consumidos. Os catalisadores permitem que a reação tome um caminho alternativo, que exige menor energia de ativação, fazendo com que a reação se processe mais rapidamente. É importante lembrar que um catalisador acelera a reação, mas não aumenta o rendimento, ou seja, ele produz a mesma quantidade de produto, mas num período de menor tempo.

A termoquímica não tem leis específicas, mas é uma parte da termodinâmica que estuda as relações entre calor, trabalho e energia durante reações químicas. Ela é baseada nas leis datermodinâmica, que incluem a primeira lei da termodinâmica (lei da conservação de energia), a segunda lei da termodinâmica (que inclui o conceito de entalpia) e a terceira lei da termodinâmica (que aborda o comportamento dos sistemas à temperatura absoluta zero). A termoquímica usa essas leis para quantificar a energia envolvida em reações químicas e processos termodinâmicos. Como citadas no item acima, a Lei de Hess e a Lei de Kirchhoff podem ser usadas.

Temperatura

quando se aumenta a temperatura de um sistema, ocorre também um aumento na velocidade da reação. Aumentar a temperatura significa aumentar a energia cinética das moléculas. No nosso dia a dia podemos observar esse fator quando estamos cozinhando e aumentamos a chama do fogão para que o alimento atinja o grau de cozimento mais rápido.

1. Reações exotérmicas: São reações que liberam calor para o ambiente, resultando em um aumento da temperatura. 2. Reações endotérmicas: São reações que absorvem calor do ambiente, resultando em uma diminuição da temperatura. 3. Reações de calor padrão: São reações cujas entalpias (quantidade total de calor envolvido) são bem conhecidas e tabeladas a uma temperatura padrão. 4. Reações de neutralização: São reações entre um ácido e uma base que resultam na formação de água e um sal. Elas podem ser exotérmicas ou endotérmicas, dependendo das substâncias envolvidas. 5. Reações de formação: São reações nas quais um composto é formado a partir de seus elementos constituintes na forma padrão. 6. Reações de combustão: São reações nas quais um combustível reage com um oxidante, geralmente oxigênio, liberando calor.