Acelere seu aprendizado

Entalpia de formação: o que é e como calcular (com exemplos e exercícios)

Quando se fala em entalpia de formação, estamos nos referindo a uma energia que está "armazenada" em uma substância química. Dessa forma, se seu professor te falar que a entalpia de formação da água é -285kJ/mol, ele está te dizendo que essa é a energia correspondente a 1 mol de água, mesmo que este valor seja negativo.

Para entender de onde vem este valor, precisamos inserir o conceito de reação de formação das substâncias. Reações de formação são reações químicas em que queremos formar 1 mol de uma determinada substância, a partir dos seus elementos na forma mais estável na natureza (também conhecido como alotropia). Por exemplo, a reação de formação da água (H₂O) é:

$H com 2 abre parênteses g fecha parênteses subscrito fim do subscrito espaço mais espaço 1 barra 2 espaço O com 2 abre parênteses g fecha parênteses espaço subscrito fim do subscrito yields 1 H com 2 subscrito O com abre parênteses l fecha parênteses subscrito fim do subscrito$

Veja que a água é composta por 2 elementos: o hidrogênio (H) e o oxigênio (O). Desse modo, é preciso reagir os componentes mais comuns de cada um destes elementos, ou seja, o gás hidrogênio (H₂) e o gás oxigênio (O₂).

Veja também que, obrigatoriamente, deve-se formar 1 mol de H₂O, portanto, o balanceamento correto para estas reações pode conter sempre números fracionários.

Graficamente, temos para essa reação:

Algumas substâncias na forma alotrópica mais estável são:

Elemento	Alótropo mais estável
Carbono	Carbono grafite (C_graf)
Nitrogênio	Gás nitrogênio (N₂)
Fósforo	Fósforo vermelho (P_n)
Oxigênio	Gás oxigênio (O₂)
Enxofre	Enxofre rômbico (S₈)
Flúor	Gás flúor (F₂)
Cloro	Gás cloro (Cl₂)

Remover anúncios

Veja outros exemplos de reações de formação:

$I parêntese direito espaço 3 espaço Fe com abre parênteses s fecha parênteses subscrito fim do subscrito espaço mais espaço 2 espaço O com 2 abre parênteses g fecha parênteses subscrito fim do subscrito espaço yields Fe com 3 subscrito O com 4 abre parênteses s fecha parênteses subscrito fim do subscrito I I parêntese direito espaço H com 2 abre parênteses g fecha parênteses subscrito fim do subscrito mais espaço 1 barra 8 espaço S com 8 abre parênteses romb fecha parênteses espaço subscrito fim do subscrito mais espaço 2 espaço O com 2 abre parênteses g fecha parênteses espaço subscrito fim do subscrito yields H com 2 subscrito S O com 4 abre parênteses l fecha parênteses subscrito fim do subscrito I I I parêntese direito espaço C com graf subscrito espaço mais espaço 1 barra 2 espaço H com 2 abre parênteses g fecha parênteses subscrito fim do subscrito espaço mais espaço 1 barra 2 espaço N com 2 abre parênteses g fecha parênteses subscrito fim do subscrito espaço yields H C N com abre parênteses l fecha parênteses subscrito fim do subscrito I V parêntese direito espaço 3 barra 2 espaço H com 2 abre parênteses g fecha parênteses subscrito fim do subscrito espaço mais espaço 1 barra n espaço P com n abre parênteses vermelho fecha parênteses espaço subscrito fim do subscrito mais espaço 2 espaço O com 2 abre parênteses g fecha parênteses subscrito fim do subscrito espaço yields H com 3 subscrito P O com 4 abre parênteses l fecha parênteses subscrito fim do subscrito$

Como calcular a entalpia de formação

Sabemos também que para calcular a variação de entalpia de uma reação, sempre fazemos a subtração da soma das entalpias dos PRODUTOS com a soma das entalpias dos REAGENTES:

$delta maiúsculo H espaço igual a S o m a espaço d a s espaço e n t a l p i a s espaço d o s espaço p r o d u t o s espaço menos espaço S o m a espaço d a s espaço e n t a l p i a s espaço d o s espaço r e a g e n t e s$

(soma das entalpias também pode ser representada por Σ)

Mas um detalhe muito importante é que substâncias simples (formadas por apenas 1 tipo de elemento) na forma alotrópica mais estável apresentam entalpia igual a ZERO. Assim, calculando as entalpias das reações apresentadas anteriormente, teremos:

$delta maiúsculo H espaço igual a espaço s u b s t â n c i a espaço f o r m a d a espaço menos espaço 0 espaço delta maiúsculo H com f subscrito espaço igual a espaço s u b s t â n c i a espaço f o r m a d a$

Ao valor de ΔH destas reações, damos o nome de ΔH de formação. Perceba que estes valores são iguais à entalpia da substância formada e é por isso que dizemos que este valor de ΔH corresponde a uma substância. Como em geral estas reações de formação são exotérmicas (LIBERAM energia), os valores de ΔH são negativos (há poucas exceções).

Desse modo, a definição de entalpia de formação tomou como referencial zero, todas as substâncias simples na forma alotrópica mais estável, facilitando a análise quantitativa de energia das reações químicas.

Exemplos e aplicações

Quando queremos saber se uma reação está liberando ou absorvendo energia, precisamos saber o seu valor de ΔH. Este valor irá indicar qual a energia que está associada a esta reação. Assim, valores negativos indicam liberação de energia e valores positivos indicam absorção de energia.

Remover anúncios

Para o cálculo de entalpia de uma reação podemos conhecer as entalpias de formação das substâncias envolvidas e realizar os cálculos vistos anteriormente. Exemplo:

Calculando a entalpia da reação de fotossíntese a partir das entalpias de formação das substâncias:

$6 espaço C O com 2 abre parênteses g fecha parênteses subscrito fim do subscrito espaço mais espaço 6 espaço H com 2 subscrito O com abre parênteses l fecha parênteses subscrito fim do subscrito espaço yields C com 6 subscrito H com 12 subscrito O com 6 abre parênteses s fecha parênteses subscrito fim do subscrito espaço mais espaço 6 espaço O com 2 abre parênteses g fecha parênteses subscrito fim do subscrito$

$delta maiúsculo H f parêntese esquerdo C O com 2 subscrito parêntese direito espaço igual a espaço menos 393 k J dividido por m o l espaço espaço espaço delta maiúsculo H f parêntese esquerdo H com 2 subscrito O parêntese direito espaço igual a espaço menos 285 k J dividido por m o l espaço espaço espaço espaço espaço espaço espaço espaço espaço espaço espaço espaço espaço espaço espaço espaço espaço espaço espaço delta maiúsculo H f parêntese esquerdo C com 6 subscrito H com 12 subscrito O com 6 subscrito parêntese direito espaço igual a espaço menos 1274 k J dividido por m o l espaço espaço delta maiúsculo H r e a ç ã o espaço igual a espaço espaço parêntese esquerdo menos 1274 parêntese direito espaço menos espaço parêntese recto esquerdo espaço 6. espaço parêntese esquerdo menos 393 parêntese direito espaço mais espaço 6 espaço. espaço parêntese esquerdo menos 285 parêntese direito espaço parêntese recto direito espaço espaço delta maiúsculo H r e a ç ã o espaço igual a espaço menos 1274 espaço menos espaço parêntese recto esquerdo espaço menos 2358 espaço menos espaço 1710 espaço parêntese recto direito espaço espaço espaço delta maiúsculo H r e a ç ã o espaço igual a espaço menos 1274 espaço menos espaço parêntese recto esquerdo espaço menos 4068 espaço parêntese recto direito espaço espaço delta maiúsculo H r e a ç ã o espaço igual a espaço menos 1274 espaço mais espaço 4068 espaço espaço espaço delta maiúsculo H r e a ç ã o espaço igual a espaço mais espaço 2794 k J dividido por m o l$

Veja que o resultado positivo para o valor de ΔHr indica que esta reação precisa absorver energia. Ja sabemos também que os seres fotossintetizantes precisam, além de gás carbônico (CO₂) e água (H₂O), de luz solar, que é justamente a fonte dessa energia que deve ser absorvida.

Exercícios

Questão 1

Dadas as entalpias de formação das substâncias, calcule a entalpia da reação a seguir:

$N H com 3 abre parênteses g fecha parênteses subscrito fim do subscrito espaço mais espaço H Cl com abre parênteses g fecha parênteses subscrito fim do subscrito espaço yields N H com 4 subscrito Cl com abre parênteses g fecha parênteses subscrito fim do subscritoincremento H com f subscrito espaço abre parênteses N H com 4 subscrito Cl fecha parênteses espaço igual a espaço sinal de subtracção 314 kJ barra molincremento H com f subscrito espaço abre parênteses N H com 3 subscrito fecha parênteses espaço igual a espaço sinal de subtracção 46 kJ barra molincremento H com f subscrito espaço abre parênteses H Cl fecha parênteses espaço igual a espaço sinal de subtracção 92 kJ barra mol$

a) +176kJ

b) -176kJ

c) -88kJ

d) +88kJ

Remover anúncios

Questão 2

De acordo com o gráfico a seguir, determine a entalpia de reação da formação de H₂O a partir do ozônio (O₃)

a) -428kJ/mol

b) +142kJ/mol

c) -142kJ/mol

d) +428kJ/mol

Questão 3

Sabendo que a reação de combustão de 1 mol de etanol libera 1366kJ de energia, determine o ΔHf do etanol.

(Dados de ΔHf: H₂O = -285kJ/mol ; CO₂ = -393kJ/mol)

$C com 2 subscrito H com 6 subscrito O com abre parênteses l fecha parênteses subscrito fim do subscrito espaço mais espaço 3 espaço O com 2 abre parênteses g fecha parênteses subscrito fim do subscrito espaço seta para a direita 2 espaço C O com 2 abre parênteses g fecha parênteses subscrito fim do subscrito espaço mais espaço 3 espaço H com 2 subscrito O com abre parênteses l fecha parênteses subscrito fim do subscrito$

a) -678kJ/mol

b) +678kJ/mol

c) +275kJ/mol

d) -275kJ/mol

Remover anúncios

Questão 4

Sabendo que a entalpia de formação de NH₃ é -46,1kJ/mol, calcule a massa de NH₃necessária para que 207,4kJ de energia seja liberada na formação desta substância.

(Dados de massa atômica: N=14u ; H=1u)

a) 68g

b) 51g

c) 34g

d) 76,5g