Termoquímica - Thermochemistry

Para outros usos, consulte Termodinâmica química .

A termoquímica é o estudo da energia térmica associada a reações químicas e / ou transformações físicas. Uma reação pode liberar ou absorver energia, e uma mudança de fase pode fazer o mesmo, como na fusão e ebulição . A termoquímica se concentra nessas mudanças de energia, particularmente na troca de energia do sistema com seu entorno . A termoquímica é útil para prever quantidades de reagentes e produtos ao longo de uma dada reação. Em combinação com determinações de entropia , também é usado para prever se uma reação é espontânea ou não espontânea, favorável ou desfavorável.

As reações endotérmicas absorvem calor, enquanto as reações exotérmicas liberam calor. A termoquímica une os conceitos da termodinâmica com o conceito de energia na forma de ligações químicas. O assunto geralmente 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 , para determinar o calor gerado em várias mudanças químicas ; cálculos baseados na descoberta anterior de Joseph Black sobre o calor latente . Esses experimentos marcam a base da termoquímica .

História

A termoquímica se baseia em duas generalizações. Expresso em termos modernos, eles são os seguintes:

  1. Lei de Lavoisier e Laplace (1780): A mudança de energia que acompanha qualquer transformação é igual e oposta à mudança de energia que acompanha o processo reverso.
  2. Lei de Hess (1840): A mudança de energia que acompanha qualquer transformação é a mesma, quer o processo ocorra em uma etapa ou em várias.

Essas afirmações precederam a primeira lei da termodinâmica (1845) e ajudaram em sua formulação.

Lavoisier, Laplace e Hess também investigaram o calor específico e o calor latente , embora tenha sido Joseph Black quem fez as contribuições mais importantes para o desenvolvimento das mudanças de energia latente.

Gustav Kirchhoff mostrou em 1858 que a variação do calor de reação é dada pela diferença de capacidade térmica entre produtos e reagentes: dΔH / dT = ΔC p . A integração desta equação permite a avaliação do calor de reação em uma temperatura a partir de medições em outra temperatura.

Calorimetria

A medição das mudanças de calor é realizada usando calorimetria , geralmente uma câmara fechada dentro da qual ocorre a mudança a ser examinada. A temperatura da câmara é monitorada usando um termômetro ou termopar , e a temperatura plotada contra o tempo para fornecer um gráfico a partir do qual as grandezas fundamentais podem ser calculadas. Os calorímetros modernos são freqüentemente fornecidos com dispositivos automáticos para fornecer uma leitura rápida das informações, um exemplo é o calorímetro de varredura diferencial .

Sistemas

Várias definições termodinâmicas são muito úteis em termoquímica. Um sistema é a porção específica do universo que está sendo estudada. Tudo o que está fora do sistema é considerado o entorno ou meio ambiente. Um sistema pode ser:

Processos

Um sistema passa por um processo quando uma ou mais de suas propriedades são alteradas. Um processo está relacionado à mudança de estado. Um processo isotérmico (mesma temperatura) ocorre quando a temperatura do sistema permanece constante. Um processo isobárico (mesma pressão) ocorre quando a pressão do sistema permanece constante. Um processo é adiabático quando não ocorre troca de calor.

Veja também

Referências

  1. ^ Perrot, Pierre (1998). A a Z da Termodinâmica . Imprensa da Universidade de Oxford. ISBN 0-19-856552-6.
  2. ^ Veja a página 290 de Outlines of Theoretical Chemistry de Frederick Hutton Getman (1918)
  3. ^ Laidler KJ e Meiser JH, "Physical Chemistry" (Benjamin / Cummings 1982), p.62
  4. ^ Atkins P. e de Paula J., "Atkins 'Physical Chemistry" (8ª ed., WH Freeman 2006), p.56

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