Home

Explicações

Trab. Estudantes

Textos de Apoio

Resumos & Sebentas

Trabalhos da Net

Os nossos amigos

Contactos

 TRABALHOS DE ESTUDANTES

Início » Trabalhos de Estudantes » Físico-Química » 12º ano

Técnicas Laboratoriais de Química - 12º ano

Energia dos Combustíveis - Entalpia

Autor: Sílvia Carvalho

Escola Secundária de Fafe

Data de Publicação: 17/09/2006

Ver posição deste trabalho no ranking

N.º de páginas visitadas neste site (desde 15/10/2006):  

SE TENS TRABALHOS COM BOAS CLASSIFICAÇÕES ENVIA-NOS (DE PREFERÊNCIA EM WORD) PARA notapositiva@sapo.pt POIS SÓ ASSIM O NOSSO SITE PODERÁ CRESCER.

Energia dos Combustíveis

Entalpia

De onde vem a energia dos combustíveis?

 

 

A - Entalpia

 

Em condições correntes, as reacções químicas ocorrem em sistemas abertos, à pressão atmosférica (constante).

Químicos e bioquímicos interessam-se pelas trocas de energia que acompanham as reacções químicas e utilizam a entalpia como medida específica da transferência de calor para condições de pressão constante.

 

 H = U +P.V

å

å

â

æ

Entalpia

Energia interna

Pressão

Volume

 

â

   

 - átomos (electrónica e nuclear)

 - moléculas (electrónica, nuclear, translação, vibração e rotação)

 - interacções moleculares

 - ligações químicas

Não sendo possível medir valores absolutos de entalpia mede-se a variação de entalpia – ΔH.

 

å

 

ΔH = ΔU +PΔV

 

 

ΔH = ΔHprodutos - ΔHreagentes

  

Pela 1ª lei da Termodinâmica:

ΔU = Q + W, como W = - P . ΔV, vem ΔU = Q - P . ΔV, então substituindo na expressão da variação da entalpia, tem-se que a pressão constante ΔH = Q - P . ΔV +PΔV

Ou seja: ΔH = Q  è A variação de entalpia de um sistema, a pressão constante, é igual à energia transferida sob a forma de calor.

 

Numa reacção endotérmica a entalpia dos reagentes é inferior à dos produtos (ΔH>0)

A reacção é endotérmica a energia dos produtos é maior que a dos reagentes.

 

Numa reacção exotérmica a entalpia dos reagentes é superior à dos produtos (ΔH<0)

A reacção é exotérmica a energia dos produtos é menor que a dos reagentes.

 

è Sistema isolado

 

Reacção exotérmica a temperatura aumenta, a Ec (rotação, translação e vibração)  aumenta, mas a Ep (intermolecular e interatómica) diminui

 

Reacção endotérmica a temperatura diminui, diminui a Ec (translação, rotação) logo a Ep aumenta conseguindo-se a quebra de ligações.

 

è Sistema fechado

 

Reacção endotérmica

 

Reacção exotérmica

Há trocas de energia com o exterior , mas também se verifica o Princípio da conservação da energia.

 

 

Sistema - parte do universo em estudo

Sistema aberto - pode haver troca de matéria e energia com o exterior.

Sistema fechado – Não há trocas de matéria com o exterior.

Sistema isolado  - não há trocas de matéria nem de energia com o exterior.

 

 

B – Variação de entalpia padrão – ΔHº

 

Unidades de ΔHº

 

 KJ mol-1

 

EX: CH4 (g)  + 2 O2 (g)

àà

CO2 (g)  + 2 H2O (l)     ΔH = - 890 KJmol-1

Na combustão de uma mole de metano liberta-se a energia de 890 KJ

 

è Condições padrão definidas pela IUPAC para ΔHº

- Pressão 1 bar (aprox. 1 atm) = 1x105 Pa

- Temperatura 25 ºC = 298,15 K

- Se for uma substância: estado puro

- Se for uma solução: concentração 1 mol/dm3

- Se for um elemento: forma alotrópica mais estável a 25 ºC

 

 

 

C – Entalpia padrão de reacção -  Δr

 

Variação de entalpia duma reacção que ocorre sob as condições padrão e por mole de reacção

 

Para a reacção: a A + b B

àà

c C + d D

 

ΔrHº = [ c ΔfHº (C) + d ΔfHº (D)] - [ a  ΔfHº (A) + b ΔfHº (B)]

Nota: a entalpia de formação de qualquer elemento nas condições padrão é zero

 

Para reacções específicas

àEntalpia padrão de formação - Δf

àEntalpia padrão de combustão - Δc

àEntalpia padrão de hidratação - Δhid

àEntalpia padrão de solução - Δsol

 

 

C1 – Entalpia padrão de combustão -  Δc

 

É a variação de entalpia que ocorre quando uma mole de combustível é queimado em ambiente rico em oxigénio, nas condições padrão.

O seu conhecimento permite avaliar o poder energético do combustível, por traduzir a entalpia padrão para a oxidação completa de um combustível

 

 

O sucesso dos combustíveis está associado

à energia que é libertada na sua combustão

 

àAnalisando uma tabela de entalpias padrão de combustão verifica-se que os hidrocarbonetos geram mais energia que os restantes grupos funcionais.

Porquê?

Associa-se o ” poder energético” de um combustível orgânico com:

 i -  a quantidade de oxigénio na molécula

 ii - o número de átomos de carbono na cadeia

 iii - a posição do grupo funcional

 

i - quantidade de oxigénio na molécula

Consideremos a equação genérica:

 

a CxHyOz  (g) + b O2 (g)

àà

c CO2 (g) + d H2O (g)

O composto na sua combustão vai quebrar ligações C – H, C – C, que têm energias de ligação menores que as ligações C = O e O – H, que se vão formar.

Como:        ΔE = Σ Elig (reagentes) -  Σ Elig (produtos)

Assim na formação das ligações é libertada mais energia que aquela que é necessária para a quebra das ligações  (ΔcHº <0)

Na combustão de um composto contendo um ou mais grupos funcionais oxigenados existem ligações O-H e/ou C=O que já estão formadas, diminuindo a energia libertada na combustão.

 

ii - o número de átomos de carbono na cadeia

Quanto maior for a cadeia, maior número de ligações C-H e C-C vai ter a molécula e por isso maior vai ser o número de ligações C = O e O – H formadas.

Mas... O Octano tem maior cadeia que o heptano e consequentemente maior massa molar, maior entalpia de combustão o que implica menor poder energético.

 

iii -  a posição do grupo funcional

Álcoois secundários são mais estáveis que os álcoois primários.

Para a formação de CO2 e H2O têm que ser quebradas as ligações das moléculas iniciais, gastando-se tanto mais energia quanto mais estáveis estas forem.

Propan-1-ol – ΔH = - 2021KJ/mol

Propan-2-ol – ΔH = - 2006KJ/mol

 

 

Lei de Hess:

aditividade das entalpias padrão de reacção

 

Para a determinação de ΔH não interessa como se passa dos reagentes para os produtos, mas apenas qual a entalpia dos reagentes e a dos produtos. ΔH é uma função de estado.

 

A entalpia de uma reacção é a soma das entalpias de todas as reacções envolvidas entre o estado inicial e final .

à Lei de Hess

 

 

A reciclagem de materiais orgânicos como fonte de obtenção de combustíveis.

O problema da reciclagem de compostos orgânicos é o custo. Hoje começa a ser rentável realizar a reciclagem dos lixos orgânicos para a produção de combustíveis.

à As explorações agrícolas produzem a sua energia eléctrica por queima de biogás (metano) obtido por reciclagem de resíduos orgânicos.

 

Sílvia Carvalho

Para saber mais sobre este tema, utilize o Google:

Google
Início » Trabalhos de Estudantes » Físico-Química » 12º ano
 

© 2006 - NotaPositiva | Todos os direitos reservados