O entalpia de formação é a mudança que a entalpia sofre na formação de um mol de um composto ou substância sob condições padrão. A condição de pressão padrão é entendida como quando a reação de formação é realizada à pressão atmosférica de uma atmosfera e a uma temperatura ambiente de 25 graus Celsius ou 298,15 Kelvin..
O estado normal dos elementos reativos em uma reação de formação refere-se ao estado mais comum de agregação (sólido, líquido ou gasoso) dessas substâncias sob condições padrão de pressão e temperatura..
O estado normal também se refere à forma alotrópica mais estável desses elementos reativos sob condições de reação padrão..
A entalpia H é uma função termodinâmica definida como a energia interna U mais o produto da pressão P e o volume V das substâncias que participam da reação química de formação de uma substância mol:
H = U + P ∙ V
A entalpia tem dimensões de energia e no Sistema Internacional de medidas é medida em Joules..
Índice do artigo
O símbolo para entalpia é H, mas no caso específico da entalpia de formação é denotado por ΔH0f para indicar que se refere à mudança experimentada por esta função termodinâmica na reação de formação de um mol de um determinado composto sob condições padrão.
Na notação, o sobrescrito 0 indica as condições padrão, e o subscrito f refere-se à formação de um mol de substância a partir dos reagentes no estado de agregação e a forma alotrópica mais estável dos reagentes sob as condições padrão..
A primeira lei estabelece que o calor trocado em um processo termodinâmico é igual à variação da energia interna das substâncias envolvidas no processo mais o trabalho realizado por essas substâncias no processo:
Q = ΔU + W
No caso presente, a reação é realizada a pressão constante, especificamente à pressão de uma atmosfera, de modo que o trabalho será o produto da pressão e da mudança de volume..
Então, o calor de formação de um determinado composto que denotaremos por Q0f está relacionado à mudança na energia interna e no volume da seguinte forma:
Q0f = ΔU + P ΔV
Mas lembrando a definição de entalpia padrão, temos:
Q0f = ΔH0f
Esta expressão não significa que o calor de formação e a entalpia de formação sejam iguais. A interpretação correta é que a troca de calor durante a reação de formação causou uma mudança na entropia da substância formada em relação aos reagentes sob condições padrão..
Por outro lado, como a entalpia é uma função termodinâmica extensa, o calor de formação sempre se refere a um mol do composto formado..
Se a reação de formação for exotérmica, a entalpia de formação é negativa.
Pelo contrário, se a reação de formação for endotérmica, então a entalpia de formação é positiva..
Em uma equação de formação termoquímica, não apenas os reagentes e produtos devem ser indicados. Em primeiro lugar, é necessário que a equação química seja balanceada de tal forma que a quantidade do composto formado seja sempre 1 mol.
Por outro lado, o estado de agregação dos reagentes e produtos deve ser indicado na equação química. Se necessário, a forma alotrópica da mesma também deve ser indicada, já que o calor de formação depende de todos esses fatores..
Em uma equação de formação termoquímica, a entalpia de formação também deve ser indicada.
Vejamos alguns exemplos de equações termoquímicas bem formuladas:
H2 (g) + ½ O2 (g) → H2O (g); ΔH0f = -241,9 kJ / mol
H2 (g) + ½ O2 (g) → H2O (l); ΔH0f = -285,8 kJ / mol
H2 (g) + ½ O2 (g) → H2O (s); ΔH0f = -292,6 kJ / mol
- Todos são balanceados com base na formação de 1 mol de produto.
- O status de agregação dos reagentes e do produto é indicado.
- A entalpia de formação é indicada.
Observe que a entalpia de formação depende do estado de agregação do produto. Das três reações, a mais estável sob condições padrão é a segunda.
Uma vez que o que importa em uma reação química e em particular em uma reação de formação é a mudança de entropia e não a entropia em si, concorda-se que os elementos puros em sua forma molecular e estado de agregação natural sob condições padrão têm entropia de formação..
aqui estão alguns exemplos:
O2 (g); ΔH0f = 0 kJ / mol
Cl2 (g); ΔH0f = 0 kJ / mol
Na (s); ΔH0f = 0 kJ / mol
C (grafite); ΔH0f = 0 kJ / mol
Sabendo que para a formação do eteno (C2H4) é necessário fornecer 52 kJ de calor para cada mol e que seus reagentes são hidrogênio e grafite, escreva a equação termoquímica para a formação do eteno.
Primeiro levantamos a equação química e a balanceamos com base em um mol de eteno.
Em seguida, levamos em consideração que é necessário fornecer calor para que ocorra a reação de formação, o que indica que se trata de uma reação endotérmica e, portanto, a entropia de formação é positiva..
2 C (grafite sólida) + 2 H2 (gás) → C2H4 (gás); ΔH0f = +52 kJ / mol
Sob condições padrão, o hidrogênio e o oxigênio são misturados em um recipiente de 5 litros. O oxigênio e o hidrogênio reagem completamente sem nenhum dos reagentes para formar o peróxido de hidrogênio. 38,35 kJ de calor foi liberado no meio ambiente na reação.
Enuncie a equação química e termoquímica. Calcule a entropia de formação de peróxido de hidrogênio.
A reação de formação de peróxido de hidrogênio é:
H2 (gás) + O2 (gás) → H2O2 (líquido)
Observe que a equação já está balanceada com base em um mol de produto. Ou seja, é necessário um mole de hidrogênio e um mole de oxigênio para produzir um mole de peróxido de hidrogênio..
Mas a declaração do problema nos diz que o hidrogênio e o oxigênio são misturados em um recipiente de 5 litros sob condições padrão, então sabemos que cada um dos gases ocupa 5 litros.
Por outro lado, as condições padrão de pressão média de 1 atm = 1,013 x 10⁵ Pa e temperatura de 25 ° C = 298,15 K.
Sob condições padrão, 1 mol de gás ideal ocupará 24,47 L, como pode ser verificado a partir do seguinte cálculo:
V = (1 mol * 8,3145 J / (mol * K) * 298,15 K) / 1,03 x 10⁵ Pa = 0,02447 m³ = 24,47 L.
Uma vez que 5 L estão disponíveis, o número de moles de cada um dos gases é dado por:
5 litros / 24,47 litros / mol = 0,204 moles de cada um dos gases.
De acordo com a equação química balanceada, serão formados 0,204 moles de peróxido de hidrogênio, liberando 38,35 kJ de calor para o meio ambiente. Ou seja, para formar um mole de peróxido, são necessários 38,35 kJ / 0,204 moles = 188 kJ / mole.
Além disso, como o calor é liberado para o meio ambiente durante a reação, a entalpia de formação é negativa. Resultando finalmente a seguinte equação termoquímica:
H2 (gás) + O2 (gás) → H2O2 (líquido); ΔH0f = -188 kJ / mol
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