Termoquímica: quais estudos, leis e aplicações
A termoquímica é responsável pelo estudo das modificações caloríficas que são realizadas nas reações entre duas ou mais espécies. É considerada uma parte essencial da termodinâmica, que estuda a transformação do calor e outros tipos de energia para entender a direção na qual os processos se desenvolvem e como sua energia varia.
Além disso, é essencial entender que o calor envolve a transferência de energia térmica que ocorre entre dois corpos, quando eles estão em temperaturas diferentes; enquanto a energia térmica é aquela que está associada ao movimento aleatório que átomos e moléculas possuem.
Portanto, como em quase todas as reações químicas, a energia é absorvida ou liberada por meio do calor, a análise dos fenômenos que ocorrem através da termoquímica é muito importante.
O que a termoquímica estuda?
Como observado anteriormente, a termoquímica estuda as mudanças de energia na forma de calor que ocorrem em reações químicas ou quando ocorrem processos que envolvem transformações físicas.
Nesse sentido, é necessário esclarecer certos conceitos dentro do tópico para uma melhor compreensão do mesmo.
Por exemplo, o termo "sistema" refere-se ao segmento específico do universo em estudo, significando "universo" a consideração do sistema e seus arredores (tudo externo a ele).
Assim, um sistema geralmente consiste nas espécies envolvidas nas transformações químicas ou físicas que ocorrem nas reações. Estes sistemas podem ser classificados em três tipos: abertos, fechados e isolados.
- Um sistema aberto é aquele que permite a transferência de matéria e energia (calor) com o seu entorno.
- Em um sistema fechado há uma troca de energia, mas não de matéria.
- Em um sistema isolado não há transferência de matéria ou energia na forma de calor. Esses sistemas também são conhecidos como "adiabáticos".
Leis
As leis da termochemistry estão intimamente ligadas à lei de Laplace e Lavoisier, bem como à lei de Hess, que são os precursores da primeira lei da termodinâmica.
O princípio exposto pelo francês Antoine Lavoisier (importante químico e nobre) e Pierre-Simon Laplace (famoso matemático, físico e astrônomo) observa que "a alteração na energia manifestada em qualquer transformação física ou química tem igual magnitude e significado". contrário à alteração na energia da reação reversa ".
Lei de Hess
Na mesma ordem de ideias, a lei formulada pelo químico russo originário da Suíça, Germain Hess, é a base da explicação da termoquímica.
Este princípio é baseado em sua interpretação da lei de conservação de energia, que se refere ao fato de que a energia não pode ser criada ou destruída, apenas transformada.
A lei de Hess pode ser decretada desta maneira: "A entalpia total em uma reação química é a mesma, quer a reação seja realizada em uma única etapa ou em uma sequência de várias etapas".
A entalpia total é dada como a subtração entre a soma da entalpia dos produtos menos a soma da entalpia dos reagentes.
No caso da mudança na entalpia padrão de um sistema (sob condições padrão de 25 ° C e 1 atm), ele pode ser esquematizado de acordo com a seguinte reação:
ΔH reacção = ΔΔH (produtos) - ΔΔH (reagentes)
Outra maneira de explicar este princípio, sabendo que a mudança de entalpia se refere à mudança de calor nas reações quando elas são dadas a uma pressão constante, é dizer que a mudança na entalpia líquida de um sistema não depende do caminho seguido. entre o estado inicial e final.
Primeira lei da termodinâmica
Esta lei é tão intrinsecamente ligada à termoquímica que às vezes é confundida qual foi a que inspirou a outra; Assim, a fim de lançar luz sobre esta lei, devemos começar dizendo que ela também tem suas raízes no princípio da conservação da energia.
Portanto, a termodinâmica não apenas considera o calor como uma forma de transferência de energia (como a termoquímica), mas também envolve outras formas de energia, como a energia interna ( U ).
Assim, a variação na energia interna de um sistema (ΔU) é dada pela diferença entre seus estados inicial e final (como visto na lei de Hess).
Considerando que a energia interna é composta pela energia cinética (movimento das partículas) e a energia potencial (interações entre as partículas) do mesmo sistema, pode-se deduzir que existem outros fatores que contribuem para o estudo do estado e propriedades de cada um deles. sistema
Aplicações
A termoquímica tem múltiplas aplicações, algumas delas serão mencionadas abaixo:
- Determinação de mudanças de energia em certas reações através do uso de calorimetria (medição de mudanças de calor em certos sistemas isolados).
- Dedução das mudanças de entalpia em um sistema, mesmo quando estas não podem ser conhecidas por uma medição direta.
- Análise de transferências de calor produzidas experimentalmente quando compostos organometálicos são formados com metais de transição.
- Estudo de transformações de energia (na forma de calor) dadas em compostos de coordenação de poliaminas com metais.
- Determinação das entalpias da ligação metal-oxigénio de β-dicetonas e β-dicetonas ligadas a metais.
Como nas aplicações anteriores, a termoquímica pode ser usada para determinar um grande número de parâmetros associados a outros tipos de energia ou funções de estado, que definem o estado de um sistema em um determinado momento.
A termoquímica também é usada no estudo de numerosas propriedades de compostos, como na calorimetria de titulação.
