O que é Termoquímica?| Química | Quer Que Desenhe

Summary

The script by Diego Gomes, a chemistry tutor at Descomplica, offers an insightful overview of thermochemistry, a branch of chemistry that studies heat involved in chemical reactions. It differentiates between exothermic and endothermic reactions, explaining how the change in enthalpy (ΔH) indicates heat release or absorption. The video also covers how to calculate ΔH using standard enthalpy of formation, bond enthalpy, and Hess's Law, providing examples for clarity. Viewers are encouraged to download the mind map for a comprehensive understanding and subscribe to Descomplica for more detailed study materials.

Takeaways

• 🔍 Diego Gomes introduces the topic of Thermochemistry, a branch of Chemistry that studies heat involved in chemical reactions.
• 🔥 The script defines exothermic reactions as those releasing heat, characterized by a negative ΔH (change in enthalpy).
• ❄️ Endothermic reactions absorb heat and are indicated by a positive ΔH, the opposite of exothermic reactions.
• 📊 The script explains how to identify exothermic and endothermic reactions through the representation of heat in chemical equations.
• 📈 The graphical representation of enthalpy changes is discussed, with exothermic reactions showing higher energy levels for reactants than products.
• 🔄 For endothermic reactions, the energy level of products is higher than that of reactants, with activation energy required to initiate the reaction.
• 🧪 The script provides methods to calculate the enthalpy change of a chemical reaction, including standard enthalpy of formation, bond enthalpy, and Hess's Law.
• 🌡️ Simple substances in their most stable fundamental state have an enthalpy of zero, serving as a reference point for calculations.
• 📚 The importance of understanding the standard enthalpy of formation values, often provided in exam questions or tables, is highlighted.
• ⚖️ The calculation of enthalpy change using bond enthalpy requires attention to the sign of the values based on whether bonds are broken or formed.
• 🔗 Hess's Law is introduced as a method to calculate unknown enthalpy changes by combining known enthalpy changes of related reactions.
• 📝 The script concludes with an invitation for viewers to engage with the channel, subscribe for discounts, and download the mind map for further study.

Q & A

What is the main focus of the script provided?

The script focuses on the topic of Thermochemistry, a branch of chemistry that studies the heat involved in chemical reactions.

What are the two types of chemical reactions discussed in the script in relation to heat exchange?

The script discusses exothermic and endothermic reactions, which are characterized by the release and absorption of heat, respectively.

How is an exothermic reaction identified in the script?

An exothermic reaction is identified by a negative change in enthalpy (ΔH < 0) or by the direct mention of heat being released in the reaction.

What does the script say about the sign of ΔH for endothermic reactions?

For endothermic reactions, the script states that ΔH is positive (ΔH > 0), indicating heat is absorbed during the reaction.

How can the energy levels of reactants and products be visualized in the script's discussion of thermochemical graphs?

The script describes thermochemical graphs where the energy levels of reactants and products are represented by two plateaus, with reactants having higher energy for exothermic reactions and lower energy for endothermic reactions.

What is the activation energy mentioned in the script, and what is its significance?

Activation energy is the minimum energy required for a chemical reaction to occur. It is represented by the initial increase in energy on the thermochemical graph before the reaction proceeds to form products.

How does the script explain the calculation of reaction enthalpy using standard enthalpies of formation?

The script explains that the reaction enthalpy can be calculated by subtracting the sum of the standard enthalpies of formation of the reactants from that of the products.

What is the role of bond enthalpy in calculating the enthalpy of a chemical reaction, as described in the script?

Bond enthalpy is used to calculate the enthalpy of a reaction by considering the enthalpy changes associated with bond breaking in the reactants and bond formation in the products.

How is the script's explanation of Hess's Law relevant to calculating unknown enthalpy changes?

Hess's Law is relevant as it allows the calculation of unknown enthalpy changes by summing the known enthalpy changes of individual reactions that lead to the overall desired reaction.

What is the script's advice on handling reaction equations when applying Hess's Law?

The script advises that if a reaction needs to be inverted, the sign of its ΔH must be changed, and if reactions are multiplied or divided to balance moles, the ΔH must be adjusted accordingly.

What additional resources does the script mention for further learning on thermochemistry?

The script mentions a mind map for download in the video description and encourages subscription to the Descomplica channel for complete course content, study planning, and a discount.

Outlines

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🔍 Introduction to Thermochemistry

The script introduces Diego Gomes, a chemistry tutor for Descomplica, who presents an overview of thermochemistry, a branch of physical chemistry that studies the heat involved in chemical reactions. The focus is on understanding endothermic and exothermic reactions, and calculating the enthalpy change (ΔH). Diego explains that exothermic reactions release heat with a negative ΔH, while endothermic reactions absorb heat, indicated by a positive ΔH. He also discusses how the heat can be represented in chemical equations and provides a mental map for the complete video in the description.

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📚 Calculating Reaction Enthalpy

This section delves into three methods of calculating the enthalpy of a chemical reaction: standard enthalpy of formation, bond enthalpy, and Hess's Law. Diego emphasizes that simple substances in their most stable state have zero enthalpy. He provides an example of calculating enthalpy using standard enthalpy of formation for the reaction between copper(I) oxide and carbon dioxide. The explanation continues with bond enthalpy calculations, where the sign of the enthalpy value depends on whether bonds are broken or formed. Hess's Law is introduced as a method to calculate unknown enthalpy changes by summing known enthalpy changes of related reactions, with attention to reaction inversion and mole adjustments.

10:04

📘 Conclusion and Additional Resources

The final paragraph wraps up the discussion on thermochemistry, inviting viewers to comment on other topics they'd like to see in the 'Quer Que Desenhe' series. Diego encourages viewers to subscribe to the channel and take advantage of the complete course, schedule, and study planning available on Descomplica, offering a special discount. He also reminds viewers of the mental map available for free download in the description for further study.

Keywords

💡Thermochemistry

Thermochemistry is the branch of chemistry that studies the heat involved in chemical reactions. It is central to the video's theme as it sets the stage for understanding the concepts of exothermic and endothermic reactions, as well as the calculation of enthalpy changes (ΔH). The script explains that thermochemistry deals with the heat either released or absorbed during reactions, which is a fundamental aspect of the subject.

💡Exothermic reaction

An exothermic reaction is a chemical reaction that releases heat. In the video, this concept is defined and differentiated from endothermic reactions by the fact that they are associated with a negative enthalpy change (ΔH < 0). Examples from the script, such as the combustion of carbon, illustrate this concept, showing that the heat is either released to the surroundings or indicated with a negative sign in the reaction equation.

💡Endothermic reaction

An endothermic reaction is a chemical reaction that absorbs heat from its surroundings. The script explains that these reactions are characterized by a positive enthalpy change (ΔH > 0). The video uses the example of calcium carbonate decomposition to illustrate how heat is absorbed in endothermic processes, which is crucial for understanding the energy dynamics in such reactions.

💡Enthalpy change (ΔH)

Enthalpy change, denoted as ΔH, is the difference in enthalpy between the products and reactants of a chemical reaction. In the video, ΔH is used to determine whether a reaction is exothermic or endothermic. A negative ΔH indicates an exothermic reaction, while a positive ΔH indicates an endothermic one. The script provides a clear definition and explains its significance in thermochemistry.

💡Energy of activation

Energy of activation is the minimum energy required to initiate a chemical reaction. The video script mentions that both exothermic and endothermic reactions need an initial input of energy to proceed, which is represented by the energy of activation. This concept is crucial for understanding the onset of chemical reactions and is illustrated in the script by the energy increase before the reaction occurs.

💡Standard enthalpy of formation

The standard enthalpy of formation is the change in enthalpy when one mole of a compound is formed from its constituent elements in their standard states. The video script explains that this concept is used to calculate the enthalpy change of a reaction by subtracting the sum of the standard enthalpies of formation of the reactants from that of the products. An example with copper oxides is provided to illustrate this calculation method.

💡Bond enthalpy

Bond enthalpy refers to the energy associated with breaking or forming a chemical bond. In the video, the script explains how to calculate the enthalpy change of a reaction using bond enthalpies, taking into account whether bonds are broken in the reactants or formed in the products. The example of the reaction between hydrogen and chlorine gas is used to demonstrate this calculation.

💡Hess's Law

Hess's Law states that the total enthalpy change for a chemical reaction is the same, regardless of the number of steps or the pathway taken. The video script explains this law as a method to calculate the enthalpy change of a reaction when it is unknown, by summing the enthalpy changes of known reactions that lead to the same products. The script provides an example involving the reaction of carbon with oxygen to form CO and CO2 to illustrate this concept.

💡Enthalpy diagram

An enthalpy diagram is a graphical representation of the energy changes during a chemical reaction. The video script describes how these diagrams can be used to visualize the energy levels of reactants and products, as well as the enthalpy change (ΔH) of the reaction. The diagrams for both exothermic and endothermic reactions are explained, showing the difference in energy levels and the concept of energy of activation.

💡Chemical equilibrium

Although not explicitly mentioned in the script, the concept of chemical equilibrium is implicitly related to the discussion of energy changes in reactions. Chemical equilibrium refers to the state in a reversible chemical reaction where the rates of the forward and reverse reactions are equal, resulting in no net change in the concentrations of reactants and products. Understanding equilibrium is important for analyzing the energy profiles of reactions, as mentioned in the script when discussing enthalpy diagrams.

Highlights

Introduction to Diego Gomes, the chemistry monitor at Descomplica, and the topic of Thermochemistry.

Thermochemistry is a branch of Chemistry that studies the heat involved in chemical reactions.

Reactions can be classified as endothermic or exothermic based on heat absorption or release.

The concept of ΔH, or change in enthalpy, is introduced as a key indicator of exothermic or endothermic reactions.

A negative ΔH value indicates an exothermic reaction, where heat is released.

Heat can be identified in chemical reactions by its sign and placement in the reaction equation.

Endothermic reactions are characterized by a positive ΔH value, indicating heat absorption.

The graphical representation of enthalpy changes in reactions is explained through energy levels.

Exothermic reactions are shown with higher energy levels for reactants than products on enthalpy graphs.

Activation energy is the minimum energy required for a reaction to occur, both for exothermic and endothermic reactions.

Endothermic reactions have lower energy levels for reactants and higher for products on enthalpy graphs.

Three methods for calculating chemical reaction enthalpy are discussed: standard formation enthalpy, bond enthalpy, and Hess's Law.

Standard formation enthalpy is used for calculating reaction enthalpy, with simple substances in their most stable state having zero enthalpy.

An example calculation using standard formation enthalpy for the reaction between copper oxide and carbon dioxide is provided.

Bond enthalpy calculations require considering the sign based on whether bonds are broken in reactants or formed in products.

An example of calculating enthalpy change using bond enthalpy for the reaction between hydrogen and chlorine gases is given.

Hess's Law is explained as a method to calculate unknown enthalpy changes by combining known enthalpy changes of related reactions.

Attention to detail is advised when inverting reactions or adjusting molar quantities in Hess's Law calculations.

A call to action for viewers to subscribe to the channel and access comprehensive study materials on Descomplica.

A reminder to download the mind map for free from the description for a complete study guide.

Transcripts

Fala, galera Descomplica, tudo certinho com vocês?

Eu sou o Diego Gomes, monitor de Química do Descomplica

e esse Quer Que Desenhe traz um resumo sobre Termoquímica.

Esse assunto está dentro da Físico-química.

Em termoquímica nós iremos estudar muito o calor envolvido

durante as reações químicas,

trabalharemos com reações endotérmicas e exotérmicas,

além disso, iremos aprender a calcular o DeltaH das reações.

Deixei o mapa mental do vídeo completo para download aqui no link da descrição.

Agora vamos desenhar!

A primeira coisa que nós precisamos saber é a definição de termoquímica.

Termoquímica é o ramo da Química

que estuda o calor envolvido nas reações químicas.

Esse calor envolvido na reação química pode ser liberado ou absorvido,

quando a reação ocorrer com liberação de calor

iremos classificá-la como sendo uma reação exotérmica,

então vamos definir uma reação exotérmica

como sendo a reação que ocorre com liberação de calor.

Mas como nós iremos saber que a reação liberou calor?

Para isso nós iremos utilizar o DeltaH,

que é a variação de entalpia, que nós já iremos falar melhor,

mas sempre que o valor do DeltaH for menor do que zero, ou seja, negativo,

teremos uma reação exotérmica.

Outra forma de identificarmos a reação exotérmica,

é através do calor escrito diretamente na reação,

se o calor está escrito no produto, quer dizer que o calor está sendo liberado,

ou então, ele pode vir com sinal negativo no reagente,

das duas formas nós teremos uma reação exotérmica.

Na combustão do carvão, que simbolizamos por C,

temos tanto o exemplo do calor no produto com sinal positivo

como calor no reagente com sinal negativo.

Já a reação endotérmica vai ser o inverso,

a reação endotérmica ocorre com uma absorção de calor,

sendo assim, o sinal do DeltaH será maior do que zero, ou seja, um valor positivo.

Para a reação endotérmica,

nós também poderemos encontrar o calor escrito diretamente na reação,

se o calor está negativo no produto quer dizer que o calor está sendo absorvido,

ou então, ele pode vir com sinal positivo no reagente,

das duas formas nós teremos uma reação endotérmica.

Vamos ver o exemplo da reação de decomposição do carbonato de cálcio,

onde essa reação ocorre com uma absorção de calor,

sendo assim, o calor pode vir positivo no reagente ou negativo no produto.

Além dessa diferença entre uma reação endotérmica e exotérmica,

nós também teremos diferenças nos gráficos para essas duas reações.

O gráfico que nós iremos analisar é de entalpia por caminho da reação,

nós teremos nesse gráfico dois patamares,

que irão ser para a gente as energias dos reagentes e as energias dos produtos,

vamos ver o gráfico de cada um

e vamos aprender algumas informações muito importantes que nós podemos tirar deles.

No gráfico da reação exotérmica o patamar dos reagentes sempre será mais alto,

ou seja, o reagente sempre tem uma maior entalpia do que os produtos.

A partir do gráfico,

nós podemos confirmar o motivo de o DeltaH de uma reação exotérmica ser negativo,

como o DeltaH uma variação de entalpia,

que seria a entalpia dos produtos menos a entalpia dos reagentes,

nós teremos sempre um valor menor menos um valor maior,

resultando em um valor sempre negativo.

Você reparou que esse gráfico tem um aumento de energia

para depois começar a cair?

Esse aumento de energia que parte dos reagentes até o ponto mais alto,

é para nós a energia de ativação da reação.

Energia de ativação, é a energia mínima necessária

para uma reação começar a ocorrer,

tanto a reação exotérmica quanto a endotérmica,

vão precisar de uma energia inicial para começar a correr

e depois que atingir essa energia a reação vai ocorrendo

e a energia vai baixando até formar os produtos.

Agora para uma reação endotérmica, nós teremos o inverso,

o patamar dos reagentes será o de mais baixa energia

e o patamar dos produtos o de mais alta energia.

Perceba que aqui nós também temos uma energia de ativação

e ela também parte do patamar do gente até o ponto mais alto.

A gente aprendeu o que é uma reação endotérmica e exotérmica,

como diferenciá-las e como analisar os seus gráficos,

mas como calcular essa energia?

Como calcular a entalpia que a gente tanto fala?

Vamos aprender agora a como calcular a entalpia de uma reação química.

Nós iremos ter três formas de fazer isso,

podemos calcular por entalpia padrão de formação,

entalpia de ligação ou lei de Hess,

vamos ver cada uma delas agora.

A primeira coisa que você precisa saber,

é que uma substância simples no seu estado fundamental mais estável

sempre apresentará entalpia igual a zero,

por exemplo, o O2 e o H2,

se eles aparecerem numa reação química no estado gasoso,

você pode falar que a entalpia deles vale zero.

Depois de saber isso, vamos calcular a entalpia de uma reação

utilizando a entalpia padrão de formação.

Uma dica: quando a questão quiser que você calcule a entalpia

por entalpia padrão de formação,

fica tranquilo que na maioria das vezes ela fala no enunciado

ou coloca uma tabela com as entalpias padrões de formação.

Quando a gente for usar entalpia padrão de formação,

nós iremos fazer a entalpia dos produtos menos a entalpia dos reagentes.

Para você entender melhor,

vamos ver um exemplo com a reação do óxido de cobre 1 com o gás carbônico.

Se fosse uma questão de prova com certeza ela falaria

sobre a entalpia padrão de formação do óxido de cobre 1 e do óxido de cobre 2,

mas aqui eu falo para vocês,

o óxido de cobre 2 vale -34,6 Kcal/mol

e o óxido de cobre 1 vale -40,4 Kcal/mol.

Agora basta a gente aplicar DeltaH = Hp - Hr

entalpia dos produtos menos entalpia dos reagentes.

Aplicando, nós teremos Hp = -75,2

porque temos 2 mol de óxido de cobre 1,

e cada mol vale -37,6

e o Hr = -40,4.

Lembre-se que O2 vale 0, ele é uma substância simples

jogando na fórmula,

nós temos DeltaH = (-75,2) - (-40,4)

resultando em um DeltaH = -34,8 Kcal.

Agora vamos ver o cálculo por entalpia de ligação,

aqui também durante um exercício o termo entalpia de ligação

vai aparecer no enunciado ou em uma tabela,

o detalhe importante é que o valor da entalpia de ligação virá sem sinal,

você precisa lembrar que caso a ligação seja quebrada,

ou seja, esteja nos reagentes, você precisa colocar o sinal positivo

e caso esteja no produto, vamos usar o sinal negativo.

Analisando cada uma das ligações quebradas do reagente

e todas as ligações formadas no produto,

basta calcular a entalpia dos reagentes separadamente da entalpia do produto

e somar esses dois resultados para chegar na entalpia da reação.

Vamos olhar um exemplo de uma reação entre o gás hidrogênio e o gás cloro,

mais uma vez, os valores de entalpia de ligação também são tabelados,

então não precisa ficar decorando.

Perceba que estão todos sem sinal

porque vai depender vender se está no reagente ou no produto.

Nesse tipo de resolução nós precisamos olhar para as ligações,

então vamos abrir essas fórmulas moleculares para enxergarmos as ligações.

Agora ficou mais fácil, em toda ligação do reagente eu coloco o sinal positivo

e a toda a ligação do produto eu coloco o sinal negativo.

Só tome cuidado com o número de mols, você precisa sempre multiplicar por ele,

então no produto nós temos duas ligações HCL.

Fazendo a soma da entalpia do reagente com a entalpia do produto,

nós temos +678 + (-862),

resultando em -184.

A última forma de calcular a entalpia de uma reação é pela Lei de Hess,

a dica já vem logo de início,

para saber se uma questão deve ser resolvida por Lei de Hess,

geralmente nós teremos uma reação com o DeltaH desconhecido

e outras reações com o DeltaH conhecido.

Na Lei de Hess, se nós temos duas reações de A para B e de B para C,

o DeltaH da reação de A direto para C,

é a soma do DeltaH de A para B com o DeltaH de B para C.

Pode parecer complicado, mas olha para esse exemplo,

eu não sei o DeltaH da reação do Carbono com O2 dando CO2,

mas eu sei o DeltaH da reação do Carbono com o O2 produzindo CO

e sei também o DeltaH da reação do CO com O2 produzindo CO2.

Repare que se eu somar essas duas reações que eu sei o DeltaH,

eu chego na reação que eu não conheço o DeltaH.

O CO está na primeira reação no produto

e na segunda reação ele está no reagente, sendo assim eu corto ele,

aí ele não aparece na reação global

que ficou igual a reação que eu não sei o DeltaH,

caso eu faça a soma

e chegue na reação que eu desconheço o DeltaH,

basta somar o DeltaH das duas conhecidas

e afirmar que esse é o DeltaH da reação Global.

Fica esperto com um detalhe apenas,

caso você precise inverter alguma reação você precisa mudar o sinal do DeltaH,

caso seja necessário multiplicar

ou dividir a reação para igualar o número de mols,

você precisa multiplicar ou dividir o DeltaH também.

Deu para entender tudo sobre termoquímica agora, não é mesmo?

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