Termoquímica é a área da química que estuda as reações químicas e as trocas de energia, especialmente o calor. Ela se fundamenta nos princípios da termodinâmica, mais um ramo da física que foca em estudar sobre as propriedades e transformações da energia.
Calor e energia
O calor se configura numa forma de energia que pode ser passada de um sistema para outro. Nas reações químicas, tal transferência de calor é algo muito importante. A energia, por conseguinte, se trata de uma grandeza física existente em diversas formas, como é o caso da energia cinética e da energia potencial.
Entalpia e entropia
Entalpia se configura numa grandeza termodinâmica com relação a quantidade de calor que é trocada na reação química a pressão constante. O símbolo usado para representa-la é a letra H, qual pode ser ainda positiva ou negativa, qual assim se configura dependendo da reação: exotérmica (libera calor) ou endotérmica (absorve calor), sendo a primeira negativa e a segunda positiva.
Ainda sobre essas reações, um exemplo da endotérmica seria quando se passa álcool no braço, com o braço fazendo a absorção do calor do álcool. Mas se a pessoa assoprar o braço, então ela sentirá um leve frio, o que é fruto da endotérmica. Já um exemplo de reação exotérmica seria quando alguém fica perto de uma fonte de calor como uma fogueira, a fim de o calor liberado nas chamas a possa aquecer.
Já a entropia, qual é representada pela letra S, se trata de uma medida da dispersão de energia num sistema. No geral, as reações elevam a entropia do sistema.
Calor de reação e calor de formação
O calor de reação, também chamado de variação de entalpia (∆H), se configura na quantidade de calor que existe numa reação química. Há como calcular o mesmo a partir da diferença entre a entalpia dos produtos e a entalpia dos reagentes.
Enquanto isso, o calor de formação se trata da variação de entalpia no momento em que um mol (quantidade de matéria de um sistema) de uma substância é constituído a partir dos seus elementos constituintes, com todas as substâncias em estado-padrão.
Calor de combustão, fusão e vaporização
É chamado de calor de combustão a variação de entalpia depois que uma substância reage com o oxigênio numa reação de combustão completa. Ele é amplamente usado para determinar o poder calorífico dos combustíveis.
Já o calor de fusão é a quantidade de calor que se precisa para converter uma substância do estado sólido para o líquido, usando para isso uma certa temperatura constante.
Por fim, o calor de vaporização é a quantidade de calor primordial para transformar uma substância do líquido para o gasoso, também a uma certa temperatura constante.
Capacidade calorífica e lei de Hess
A capacidade calorífica se traduz na quantidade de calor que se necessita para aumentar a temperatura de uma quantidade de substância em um grau Celsius. Mas para isso ela precisará da massa da substância e de sua capacidade em armazenar energia térmica.
A Lei de Hess, por sua vez, descreve que a variação de entalpia numa reação química independe do caminho por onde a reação acontece, mas para isso é necessário que os reagentes e também os produtos sejam os mesmos.
Variação de entalpia e variação de entropia
A variação de entalpia (∆H) e a variação de entropia (∆S) possuem relação através da equação fundamental da termoquímica:
∆G = ∆H – T∆S
Cabe dizer que as equações termoquímicas se tratam de um modo usado para representar tanto características qualitativas quanto quantitativas de reações químicas ou dos processos físicos que possuem troca de calor.
Nessa equação, ∆G indica a variação de energia livre de Gibbs, T representa a temperatura absoluta em Kelvin e ∆S seria a variação de entropia. A energia livre de Gibbs se traduz numa grandeza usada para medir a disponibilidade de energia para a realização de um trabalho útil na reação química.
Energia interna, trabalho, pressão, volume e temperatura
Há ainda outros elementos importantes no processo de termoquímica e que é importante compreender. A seguir há uma explicação sobre alguns deles.
A energia interna de um sistema (U) se trata da soma de todas as formas de energia que existem num sistema. A mesma inclui a energia cinética das moléculas, também a energia potencial intermolecular e outras energias.
O trabalho (w), por sua vez, se configura na medida de transferência de energia entre um sistema e o seu ambiente por ocasião de uma força que é exercida sobre um objeto qual se encontra movendo-se se numa determinada direção.
A pressão (P) se trata da força que é aplicada por unidade de área, já o volume (V) se traduz no espaço que é ocupado pelo sistema. A temperatura (T), por fim, é aquilo que se relaciona com a energia cinética média de moléculas num sistema.
SOUSA, Priscila. (2 de Junho de 2023). Termoquímica - O que é, conceito e definição. Conceito.de. https://conceito.de/termoquimica