Aula 05 Termodinâmica Princípios da Termodinâmica

Filosofia do Sucesso (Napoleon Hill)
Se você pensa que é um derrotado, você será
derrotado.
Se não pensar, quero a qualquer custo, não conseguirá
nada.
Mesmo que você queira vencer, mas pensa que não vai
conseguir,
a vitória não sorrirá para você.
Se você fizer as coisas pela metade, você será um
fracassado.
Nós descobrimos neste mundo que o sucesso começa
pela intenção da gente e
tudo se determina pelo nosso espírito.
Eu Conseguirei
Filosofia do Sucesso (Napoleon Hill)
Se você pensa que é um malogrado, você se torna
como tal.
Se você almeja atingir uma posição mais elevada
deve,
antes de obter a vitória,
dotar-se da convicção de que conseguirá
infalivelmente.
A luta pela vida, nem sempre é vantajosa aos fortes,
nem aos espertos.
Mais cedo ou mais tarde, quem cativa a vitória é
aquele que crê plenamente:
Eu Conseguirei
Aula 05
Energia das Reações Químicas
Velocidade das Reações
Equilíbrio Químico
Energia das Reações Químicas
Termodinâmica
Princípios da Termodinâmica
É o estudo físico do transporte de energia
quando ocorre uma transformação em um
determinado sistema.
Fazem parte da Termodinâmica:
Estudo do calor e temperatura;
Transformações gasosas;
Rendimento de máquinas (ciclo de
Carnot)...
Primeiro
A energia não pode ser criada nem
destruída pode-se apenas convertê-la de
uma modalidade em outra de energia.
Segundo
É impossível a passagem de energia de um
sistema de menos energia para um
sistema de mais energia.
Termoquímica
Pelos princípios da termodinâmica
observamos que todas as transformações
trocam energia entre si.
Termoquímica é o estudo da energia (calor)
liberado ou absorvido quando ocorrer uma
transformação química.
Energia das Reações
Energia das Reações
Energia Interna
É o conteúdo global de energia que um
determinado sistema possui.
Na transformação
Pode ser também a somatória de todas as
energias que constituem um sistema.
1
2
Libera Energia
Nós aproveitamos a
Energia Liberada
Calor de uma fogueira
EP
ER < EP
Reações Exotérmicas
Transformação 1
ER
ER > EP
ER
∑ E = Ec + Ep + Elig. + Enuclear + ...
Reações Exotérmicas
EP
Gráficos
E
Energia
liberada
EP ER > EP
∆E = EP - ER
∆E = ∆E < 0
ER > EP
∆E = EP - ER
∆E = ∆E < 0
Energia
ER
Reagentes
∆E < 0
EP
Produtos
Curso da reação
Reações Endotérmicas
Energia
Absorvida
Reações Exotérmicas
Transformação 2
E
EP ER < EP
ER
Absorve Energia
Nós fornecemos a
Energia
Cozer alimentos
∆E = EP - ER
∆E = +
∆E > 0
Gráficos
ER < EP
É impossível calcular seu valor.
Pode-se calcular o valor de sua variação em
uma transformação.
∆E > 0
ER
Entropia (S) é a grandeza que mede
a desordem de um sistema.
Aumentando-se a desordem aumenta a entropia
Assim:
Energia Livre (Gibbs) (G) é a grandeza que mede
a espontaneidade de uma transformação.
Transformações espontâneas tendem
a desorganização e ao caos .
Reagentes
Curso da reação
Entalpia
Exotérmico
Endotérmico
Libera energia
HP < HR
∆H = ∆H < 0
Absorve energia
HP > HR
∆H = +
∆H > 0
Nós aproveitamos o
calor da reação.
∆H = Hp - HR
Entropia e Energia Livre
Produtos
EP
∆E = EP - ER
∆E = +
∆E > 0
Entalpia (H)
É o conteúdo global de Energia de um
sistema medido a pressão constante.
Energia
Nós fornecemos
energia para a
reação.
Fontes de Energia Química
Combustão
Petróleo
Energia nuclear
Energia solar
Energia eólica
Hidroelétricas
Fontes alternativas
Conceitos Iniciais
Velocidade das Reações
Químicas
"É o estudo da velocidade das reações
químicas, bem como dos fatores que
interferem nesta velocidade ”.
Teoria dos Choques Efetivos
Energia de Ativação
Condições:
a) Afinidade Química.
b) Contato entre os Reagentes:
freqüência de choques
orientação adequada
energia de ativação
Teoria do Complexo Ativado
É a energia necessária e suficiente para que os
reagentes constituam o complexo ativado.
Eat↑ v↓
Quanto maior a energia de ativação menor a
velocidade de uma reação química.
Eat grande ⇒ reação lenta
Eat pequena ⇒ reação rápida
Eat tende a zero ⇒ reação explosiva
Características do Complexo
Ativado
Complexo Ativado:
É um estado intermediário de energia
existente entre os reagentes e produtos
de uma reação.
H2(g) + I2(g) → [ H2I2 ] → 2 HI(g)
O composto [ H2I2 ] chama-se complexo
ativado.
É o estado de mais alta energia de uma reação;
Nunca foi isolado;
Só existe em teoria;
A energia necessária para que os reagentes
constituam o complexo ativado, chama-se
energia de ativação.
Diagrama e a Energia de
Ativação
Transformação
Exotérmica
E
ER
EP
R
Transformação
Endotérmica
C.A
E
C.A
Fatores que alteram a
Velocidade das Reações
EA
EP
P
ER
P
EA
R
C.R
C.R
Fatores que alteram as
Velocidades das Reações
Temperatura:
A temperatura aumenta, de modo geral, as
velocidades das reações químicas.
Catalisadores:
São substâncias químicas, que em contato
com os reagentes, diminuem a energia de
ativação e aumentam a velocidade de
uma reação química sem sofrer qualquer
alteração.
Os principais fatores são:
Estado Físico dos Reagentes:
vs < vliq. < vg
Superfície de Contato:
S↑ v↑
Pressão: ( só para sistemas gasosos )
P↑ v↑
Ação do Catalisador
C.A
E
EA
S.C
∆EA
P
EP
ER
EA
C.C
∆H
R
Curso da Reação
Condições do Equilíbrio
Químico
Reações Reversíveis
Equilíbrio Químico
Reagentes
Produtos
Reagentes
Produtos Reação Direta (1)
Reagentes
Produtos Reação Inversa (2)
Ocorre Equilíbrio quando:
v1 = v2
Características do Equilíbrio
Químico
Somente ocorre em sistemas fechados
As propriedades macroscópicas
permanecem constantes
O que é Deslocamento ?
É a forma do comportamento de um
equilíbrio químico perante uma
perturbação externa à reação.
Note que quando um sistema atinge o equilíbrio
ele tende a permanecer assim indefinidamente.
O Equilíbrio é DINÂMICO, pois reagentes
produzem o produto e os produtos
produzem os reagentes
Os principais fatores capazes de
perturbar um equilíbrio químico são:
Concentração dos Reagentes
Pressão
Temperatura
Princípio de Le Chatelier
Deslocamento do Equilíbrio
É também chamada de Princípio da Fuga
ante a Força.
Concentração dos Reagentes:
“Quando um sistema em equilíbrio sofre
uma perturbação qualquer, ele se
desloca, espontaneamente, no sentido
que tende a anular esta perturbação,
procurando se ajustar novamente ao
equilíbrio”.
Se a [ R ] aumenta
desloca o equilíbrio para um aumento dos
produtos;
Se a [ R ] diminui
desloca o equilíbrio para um aumento da
concentração que foi diminuída;
Deslocamento do Equilíbrio
Deslocamento do Equilíbrio
Pressão:
Temperatura:
Só é válida para sistemas gasosos.
Lembre que pressão e volume são grandezas
inversamente proporcionais.
Aumentar a P ⇒ desloca o equilíbrio no
sentido da contração do volume.
Diminuir a P ⇒ desloca o equilíbrio no
sentido da expansão do volume.
Aumentando-se a temperatura favorece a
reação endotérmica.
Diminuindo-se a temperatura favorece a
reação exotérmica.
Lei da Diluição de Ostwald
O que é pH?
“O grau de ionização de um eletrólito aumenta,
tendendo a 100%, à medida que se dilui a
solução”.
É um número que indica a quantidade de
íons (H+) presente em uma solução.
Assim:
Ao se diluir uma solução o eletrólito fica
mais forte.
Mede a qualidade “ácida” de um sistema.
Quanto mais próximo de ZERO mais ácido
é o sistema.