Contextualização

A entalpia, também conhecida por H, é uma função de estado termodinâmico, que nos sistemas abertos corresponde à energia interna acrescida do produto da pressão pelo volume. Ela é uma grandeza física que não é medida diretamente, mas pode ser calculada a partir das energias de ligação dos reagentes e produtos de uma reação química.

Ligação química

As ligações químicas ocorrem quando átomos se unem para formar moléculas. Disso resultam sistemas com menor energia, portanto mais estáveis. A energia necessária para quebrar uma molécula em átomos isolados é a energia de ligação. Durante o processo de formação de uma molécula a partir de átomos isolados, essa energia é liberada.

Entalpia e Energias de Ligação

Em termos de energias de ligação, podemos dizer que a entalpia total de uma molécula é a soma das energias das ligações que a compõem. Para uma reação química, o ∆H da reação é a energia necessária para quebrar todas as ligações dos reagentes menos a energia liberada ao formar todas as ligações dos produtos.

A entalpia tem aplicações importantíssimas no mundo real. Ela é utilizada para calcular a energia liberada ou absorvida em um processo químico, o que é de extrema importância em setores como os de produção de energia e alimentos. Além disso, a entalpia pode nos dar informações sobre a estabilidade de uma molécula, que pode ser útil na produção de novos materiais e medicamentos.

Aprender sobre entalpia e energias de ligação não somente proporcionará a vocês um entendimento mais profundo dos processos químicos, mas também abrirá portas para uma variedade de campos interessantes de pesquisa e inovação.

Atividade Prática: Aquecedor de Café: Entalpia na Prática

Objetivo do Projeto

A atividade tem como objetivo a mensuração do ∆H de uma reação química e, a partir disso, a determinação das energias de ligação dos reagentes e produtos da reação. Para isso, os estudantes farão uso da reação entre o bicarbonato de sódio e o ácido clorídrico para aquecer uma quantidade conhecida de água. Ainda, os estudantes deverão elaborar um relatório para apresentar a teoria, a metodologia, os resultados e a conclusão do projeto.

Descrição detalhada do Projeto

Os estudantes serão divididos em grupos de 3 a 5 pessoas e terão uma semana para completar o projeto.

A experiência consiste em medir a temperatura inicial da água, adicionar a combinação de bicarbonato de sódio e ácido clorídrico, que irá reagir e liberar calor, e medir a temperatura final da água. Usando a equação da entalpia (∆H = Q/n), com Q sendo a energia transferida e n o número de mols da reação, eles poderão calcular o ∆H da reação.

Com o ∆H em mãos, os estudantes poderão usar as energias de ligação dos reagentes e dos produtos (dados que serão fornecidos) para confirmar se o ∆H calculado está correto.

Materiais Necessários

Para a realização do experimento, serão necessários os seguintes materiais:

• Bicarbonato de sódio
• Ácido clorídrico
• Água
• Béquer
• Balança
• Termômetro
• Calculadora

Passo a Passo

1. Pesem 5 gramas do bicarbonato de sódio e reservem.
2. Encham o béquer com 100ml de água.
3. Meçam e anotem a temperatura inicial da água.
4. Adicionem 10 ml de ácido clorídrico ao bicarbonato de sódio e rapidamente misturem com a água.
5. Observem a reação e a medida que a temperatura da água aumenta.
6. Quando a temperatura parar de subir, meçam e anotem a temperatura final da água.
7. Calculem a energia transferida para a água.
8. Calculem o ∆H da reação.
9. Comparem o ∆H calculado com o valor teórico.

Os estudantes devem registrar todas as observações, medidas, e cálculos feitos durante o experimento para incluir em seu relatório.

Entregas do Projeto

Ao final do projeto, cada grupo deverá entregar um relatório contendo:

1. Introdução: Contextualização sobre o tema de entalpia e energia de ligação, suas aplicações no mundo real e a importância desse conhecimento para a sociedade e para o campo da química. Deve também expor o objetivo do projeto.

2. Desenvolvimento: Descrição detalhada da atividade prática, incluindo a metodologia utilizada, os materiais e as observações feitas durante o experimento. Deve ainda conter a fundamentação teórica do experimento, explicando a teoria da entalpia e da energia de ligação, e apresentar os cálculos e os resultados obtidos.

3. Conclusão: Retomada dos pontos principais do trabalho, os aprendizados obtidos e as conclusões sobre o experimento. Deve ainda conter a comparação entre os resultados experimentais e os teóricos e uma discussão sobre as possíveis fontes de erro do experimento.

4. Bibliografia: Referências bibliográficas consultadas durante a execução do projeto e a elaboração do relatório.