Entalpia de Reação

Core idea

Overview

A entalpia padrão de reação representa a mudança no conteúdo de calor que ocorre quando substâncias são transformadas durante um processo químico sob condições de estado padrão. É determinada pela diferença entre a energia total armazenada nas ligações químicas dos produtos e a energia total armazenada nas ligações dos reagentes.

When to use: Aplique esta equação ao calcular a troca líquida de calor de uma reação química a pressão constante usando dados tabelados de formação padrão. Assume-se que a reação ocorre a 298,15 K e 1 atm, e que todos os reagentes e produtos estão em seus estados padrão.

Why it matters: Compreender a entalpia de reação é vital para a segurança industrial, pois permite que os engenheiros prevejam se uma reação liberará quantidades perigosas de calor. Também é fundamental para calcular a eficiência de combustível de materiais combustíveis e a energia metabólica fornecida pelos alimentos.

Symbols

Variables

$Δ$ $H_{r}$ = Reaction Enthalpy, $Σ$ $H_{f}$ (prod) = Sum Prod Formation, $Σ$ $H_{f}$ (react) = Sum React Formation

Δ H_{r}

Reaction Enthalpy

kJ/mol

Σ H_{f} (p r o d)

Sum Prod Formation

kJ/mol

Σ H_{f} (r e a c t)

Sum React Formation

kJ/mol

Walkthrough

Derivation

Compreendendo a Variação de Entalpia (a partir de entalpias padrão de formação)

Usa a Lei de Hess para calcular $Δ_{r}$ H^ $⊖$ a partir de entalpias padrão de formação.

Condições padrão se aplicam.

1

Aplicar a Lei de Hess:

Somar as entalpias de formação para os produtos e subtrair a soma para os reagentes (incluindo coeficientes estequiométricos).

Δ_{r} H^{⊖} = \sum Δ_{f} H^{⊖} (products) - \sum Δ_{f} H^{⊖} (reactants)

Result

Δ_{r} H^{⊖} = \sum Δ_{f} H^{⊖} (products) - \sum Δ_{f} H^{⊖} (reactants)

Source: AQA A-Level Chemistry — Energetics

Free formulas

Rearrangements

Solve for $Δ H_{r}$

Isolar Dr

Δ H_{r}^{θ} = P - R

Esta simplificação introduz símbolos abreviados P e R para a soma das entalpias de formação de produtos e reagentes, respectivamente, tornando a entalpia padrão da equação de reação mais fácil de ler, mantendo a química correta.

Difficulty: 2/5

Solve for $Σ H_{f} (p r o d)$

Isolar Sum Prod Formation (P)

P = Δ H_{r} + R

Reorganize a fórmula da Entalpia de Reação para isolar a soma das entalpias padrão de formação dos produtos.

Difficulty: 2/5

Solve for $Σ H_{f} (r e a c t)$

Isolar $Σ$ $H_{f}$ (react)

R = P - Δ H_{r}

Reorganize a equação da entalpia de reação para resolver a soma das entalpias padrão de formação dos reagentes.

Difficulty: 2/5

The static page shows the finished rearrangements. The app keeps the full worked algebra walkthrough.

Visual intuition

Graph

O gráfico exibe uma linha reta com uma inclinação de um, onde a entalpia da reação aumenta diretamente conforme a soma da formação dos produtos aumenta. Para um estudante de química, valores altos no eixo horizontal representam produtos com altas entalpias de formação, o que leva a uma entalpia de reação global mais positiva quando a constante dos reagentes permanece inalterada. A característica mais importante desta relação linear é que qualquer aumento na soma da formação de produtos resulta em um aumento numérico idêntico na entalpia da reação.

Graph type: linear

Why it behaves this way

Intuition

Imagine um diagrama de energia vertical onde os reagentes ocupam um nível de energia inicial e os produtos ocupam um nível de energia final; a entalpia de reação é a diferença de energia vertical entre esses dois níveis.

Term

O calor total absorvido ou libertado por uma reação química em condições padrão (298.15 K, 1 bar, substâncias puras).

Um valor positivo significa que a reação absorve calor (endotérmica), tornando o ambiente mais frio. Um valor negativo significa que liberta calor (exotérmica), aquecendo o ambiente.

Term

O calor absorvido ou libertado quando uma mole de um composto produto é formada a partir dos seus elementos constituintes nos seus estados padrão.

Representa a 'energia química armazenada' de uma molécula de produto em relação aos seus elementos.

Term

O calor absorvido ou libertado quando uma mole de um composto reagente é formada a partir dos seus elementos constituintes nos seus estados padrão.

Representa a 'energia química armazenada' de uma molécula de reagente em relação aos seus elementos.

Term

Somatório das entalpias padrão de formação para todos os produtos (ou reagentes), escalado pelos seus coeficientes estequiométricos.

Reúne as contribuições totais de 'energia armazenada' de todas as espécies de produtos (ou reagentes) na equação balanceada.

Signs and relationships

- Σ Δ H_f^θ(react): A entalpia é uma função de estado, ou seja, a variação depende apenas dos estados inicial (reagentes) e final (produtos). Essa estrutura reflete a Lei de Hess, onde a variação total de entalpia é a soma das variações de entalpia

Free study cues

Insight

Canonical usage

Todos os termos de entalpia na equação devem ser expressos nas mesmas unidades, normalmente joules por mol (J/mol) ou quilojoules por mol (kJ/mol), para garantir o cálculo consistente da entalpia padrão de reação.

One free problem

Practice Problem

Calcule a entalpia padrão de reação (Dr) para a combustão de metano. A entalpia total de formação para os produtos (P) é -965,1 kJ/mol e a entalpia total de formação para os reagentes (R) é -74,8 kJ/mol.

Hint: Subtraia a soma dos reagentes da soma dos produtos usando a fórmula Dr = P - R.

The full worked solution stays in the interactive walkthrough.

Where it shows up

Real-World Context

Ao encontrar enthalpy of combustion from formation data, Enthalpy of Reaction é utilizado para calcular Reaction Enthalpy from Sum Prod Formation and Sum React Formation. O resultado importa porque ajuda a conectar as quantidades medidas ao rendimento da reação, concentração, variação de energia, taxa ou equilíbrio.

Study smarter

Tips

Certifique-se de que os coeficientes estequiométricos sejam multiplicados pelos respectivos valores de formação.
Elementos puros em sua forma mais estável, como O₂(g) ou C(grafite), têm uma entalpia de formação de zero.
Gerencie cuidadosamente os sinais, pois subtrair uma entalpia de formação negativa efetivamente adiciona ao total.
Sempre verifique se as unidades, tipicamente kJ/mol, são consistentes em todos os termos.

Avoid these traps

Common Mistakes

Subtrair na ordem errada.
Esquecer de multiplicar pelos coeficientes.

Keep going

Related Formulas

Common questions

Frequently Asked Questions

Usa a Lei de Hess para calcular \Delta_r H^\ominus a partir de entalpias padrão de formação.

Aplique esta equação ao calcular a troca líquida de calor de uma reação química a pressão constante usando dados tabelados de formação padrão. Assume-se que a reação ocorre a 298,15 K e 1 atm, e que todos os reagentes e produtos estão em seus estados padrão.

Compreender a entalpia de reação é vital para a segurança industrial, pois permite que os engenheiros prevejam se uma reação liberará quantidades perigosas de calor. Também é fundamental para calcular a eficiência de combustível de materiais combustíveis e a energia metabólica fornecida pelos alimentos.

Subtrair na ordem errada. Esquecer de multiplicar pelos coeficientes.

Ao encontrar enthalpy of combustion from formation data, Enthalpy of Reaction é utilizado para calcular Reaction Enthalpy from Sum Prod Formation and Sum React Formation. O resultado importa porque ajuda a conectar as quantidades medidas ao rendimento da reação, concentração, variação de energia, taxa ou equilíbrio.

Certifique-se de que os coeficientes estequiométricos sejam multiplicados pelos respectivos valores de formação. Elementos puros em sua forma mais estável, como O₂(g) ou C(grafite), têm uma entalpia de formação de zero. Gerencie cuidadosamente os sinais, pois subtrair uma entalpia de formação negativa efetivamente adiciona ao total. Sempre verifique se as unidades, tipicamente kJ/mol, são consistentes em todos os termos.

References

Sources

Atkins' Physical Chemistry
IUPAC Gold Book: Standard enthalpy of reaction
Wikipedia: Hess's Law
IUPAC Gold Book: Standard molar enthalpy of formation
NIST Chemistry WebBook
Atkins' Physical Chemistry, 11th Edition
IUPAC Gold Book (Compendium of Chemical Terminology)
AQA A-Level Chemistry — Energetics

Overview

Variables

Derivation

Aplicar a Lei de Hess:

Rearrangements

Graph

Intuition

Insight

Practice Problem

Real-World Context

Tips

Common Mistakes

Related Formulas

Bond Enthalpy

Frequently Asked Questions

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