Termoquímica
A termoquímica é o estudo da energia e do calor relacionados a reações químicas e transformações físicas (mudanças físicas). As transformações físicas são quando um estado da matéria (sólido ou líquido, por exemplo) muda para outro estado. Exemplos de transformações incluem fusão (quando um sólido se torna um líquido) e ebulição (quando um líquido se torna um gás).
Uma reação dá ou recebe energia. Uma transformação física também cede ou absorve energia. A termoquímica analisa estas mudanças de energia, particularmente na troca de energia de um sistema com seu entorno. A termoquímica é útil na previsão das quantidades de reagentes e produtos durante uma determinada reação. Os termoquímicos fazem isto usando dados, incluindo determinações de entropia. Os termoquímicos dirão se uma reação é espontânea ou não espontânea, favorável ou desfavorável.
As reações endotérmicas absorvem o calor. As reações exotérmicas emitem calor. A termoquímica combina os conceitos de termodinâmica com a idéia de energia sob a forma de ligações químicas. Ela inclui cálculos de quantidades como capacidade térmica, calor de combustão, calor de formação, entalpia, entropia, energia livre e calorias.
O primeiro calorímetro de gelo do mundo, usado no inverno de 1782-83, por Antoine Lavoisier e Pierre-Simon Laplace. Foi usado para encontrar o calor evoluído em várias mudanças químicas. Estes cálculos foram baseados na descoberta anterior do calor latente por Joseph Black. Estas experiências iniciaram a termoquímica.
História
A termoquímica começou com duas idéias:
- Lei de Lavoisier e Laplace (1780): A mudança de energia para qualquer transformação é igual e oposta à mudança de energia para o processo inverso.
- Lei de Hess (1840): A mudança de energia para qualquer transformação é a mesma, seja em uma ou muitas etapas.
Estas descobertas vieram antes da primeira lei da termodinâmica (1845). Elas ajudaram os cientistas a compreender esta lei.
Edward Diaz e Hess investigaram o calor específico e o calor latente. Joseph Black desenvolveu o conceito de mudanças de energia latente.
Gustav Kirchhoff mostrou em 1858 que a mudança no calor de reação é dada pela diferença na capacidade térmica entre produtos e reagentes: ∂ Δ H ∂ T = Δ C p {\i1}displaystyle {\i1}delta H \T_P_Delta C_{p}} 
. A integração desta equação permite a avaliação do calor de reação a uma temperatura a partir de medições em outra temperatura.
Calorimetria
A medição das mudanças de calor é chamada de calorimetria. Ela mede o calor de reações químicas ou mudanças físicas. Um calorímetro, um dispositivo para calorimetria, é geralmente um dispositivo fechado em câmara.
A calorimetria tem estas etapas: Os químicos fazem a mudança acontecer dentro da câmara. A temperatura da câmara é medida ou usando um termômetro ou um termopar. A temperatura é traçada contra o tempo para dar um gráfico. Os químicos utilizam o gráfico para calcular quantidades fundamentais.
Os calorímetros modernos possuem pequenos computadores que medem a temperatura e fornecem os dados calculados rapidamente. Um exemplo é um calorímetro de varredura diferencial (DSC).
Sistemas
Várias definições termodinâmicas são muito úteis na termoquímica. Um "sistema" é a seção específica do universo que está sendo estudada. Tudo fora do sistema é considerado o entorno ou o ambiente. Um sistema pode ser:
- um sistema isolado - quando não pode trocar energia ou matéria com o ambiente, como com um calorímetro de bomba isolado;
- um sistema fechado - quando pode trocar energia mas não importa com o ambiente, como com um radiador de vapor;
- um sistema aberto - quando pode trocar tanto matéria como energia com o ambiente, um pote de água fervente, por exemplo.
Processos
Um sistema passa por um "processo" quando uma ou mais de suas propriedades (características) muda. Um processo se relaciona (se conecta) com a mudança de estado. Um processo isotérmico (mesma temperatura) acontece quando a temperatura do sistema permanece a mesma. Um processo isobárico (mesma pressão) acontece quando a pressão do sistema permanece a mesma. Um processo adiabático (sem troca de calor) acontece quando nenhum calor se move.
Páginas relacionadas
- Publicações importantes em termoquímica
- Reação isodérmica
- Princípio do trabalho máximo
- Calorímetro de Reação
- Princípio Thomsen-Berthelot
- Julius Thomsen
- Bases de dados termodinâmicas para substâncias puras
- Calorimetria
- Física térmica
Perguntas e Respostas
P: O que é termoquímica?
R: A termoquímica é o estudo da energia e do calor relacionados com as reações químicas e as transformações físicas.
P: Quais são alguns exemplos de transformações físicas?
R: Exemplos de transformações físicas incluem fusão (quando um sólido se torna um líquido) e ebulição (quando um líquido se torna um líquido).
P: Como a termoquímica ajuda a prever as quantidades de reagentes e produtos?
R: Os termoquímicos usam dados, inclusive determinações de entropia, para prever as quantidades de reagentes e produtos em todos os momentos durante uma determinada reação.
P: As reações endotérmicas são favoráveis ou desfavoráveis?
R: Reações endotérmicas são desfavoráveis.
P: As reações exotérmicas são favoráveis ou desfavoráveis?
R: As reações exotérmicas são favoráveis.
P: Que conceitos de termoquímica são combinados?
R: A termoquímica combina os conceitos de termodinâmica com a idéia de energia sob a forma de ligações químicas.
P: Que tipos de cálculos são feitos pelos termoquímicos?
R: Os termoquímicos fazem cálculos tais como capacidade térmica, calor de combustão, calor de formação, entalpia, entropia, energia livre, e calorias.
