Contextualização

A entalpia é uma quantidade física que desempenha um papel crucial na termodinâmica, a parte da física que estuda as transformações de energia. É definida como a quantidade total de energia de um sistema termodinâmico. A entalpia de uma reação química é a diferença entre as entalpias dos reagentes e dos produtos. É uma quantidade importante porque nos permite prever se uma reação é exotérmica (liberando energia) ou endotérmica (absorvendo energia).

A determinação das entalpias de reação é fundamental na química, pois nos permite prever não só se uma reação é possível, mas também a quantidade de energia envolvida na reação. Esta energia pode ser utilizada (no caso de reações exotérmicas) ou precisa ser fornecida (no caso de reações endotérmicas) para que a reação ocorra. Compreender e poder prever a entalpia de reação é, portanto, uma ferramenta essencial para a química.

O cálculo da entalpia tem um papel crucial no mundo ao nosso redor. Está presente, por exemplo, na determinação da eficiência de combustíveis em carros ou usinas de energia, na avaliação da viabilidade de processos químicos industriais, e até mesmo na nossa dieta - nosso corpo obtém energia a partir da quebra de alimentos, que pode ser pensada como um conjunto de reações químicas cujas entalpias precisamos entender.

Como nos tornamos cada vez mais conscientes da necessidade de conservação de energia e redução de emissões de carbono, a compreensão da entalpia e seu papel na termodinâmica se torna cada vez mais relevante. Em particular, a química verde, que busca desenvolver processos químicos mais eficientes e menos prejudiciais ao meio ambiente, depende fortemente da compreensão da termodinâmica e da entalpia.

Os alunos podem se aprofundar no tema através dos seguintes recursos:

1. Livro: Atkins, P., de Paula, J., & Frías, M. (2012). Princípios de química: questionando a vida moderna e o meio ambiente. 5ª ed. Bookman Editora. (Capítulo 3, A primeira lei da Termodinâmica).
2. Vídeo: 'Termodinâmica e Entalpia: O que é Entalpia?' Disponível no YouTube através do canal Ciência em Ação.
3. Website: Brasil Escola. "Cálculo da variação da entalpia". Disponível em: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/calculo-da-variacao-entalpia.htm

Atividade Prática

Título: "Estudo de Calorimetria e Cálculo da Entalpia em Reações Químicas"

Objetivo do Projeto

O objetivo principal do projeto é proporcionar a simulação e realização de experimentos práticos para o cálculo da entalpia de reações químicas. Os alunos deverão entender a teoria por trás do cálculo da entalpia e aplicá-los na prática utilizando um experimento de calorimetria. Além disso, eles também vão trabalhar habilidades como o trabalho em equipe, gerenciamento de tempo e resolução de problemas.

Descrição do Projeto

Os alunos serão divididos em grupos de 3 a 5 estudantes. Eles terão uma semana para completar o projeto e deverão gastar entre duas a quatro horas (por participante) para completá-lo.

Materiais Necessários:

• Um calorímetro (pode ser feito com materiais domésticos como duas latas de alumínio, uma maior que a outra, e um termômetro para medir mudanças de temperatura.
• Reagentes para a reação química escolhida (pode ser a dissolução de uma quantidade conhecida de um sal, como o cloreto de sódio em água).
• Balança para medir as massas dos reagentes.
• Cronômetro.
• Calculadora.

Passo a Passo:

1. Preparação: Os estudantes devem preparar o experimento, considerando segurança e precauções. Eles devem montar o calorímetro e pesar corretamente os reagentes a serem utilizados.
2. Realização do Experimento: Os alunos devem registrar a temperatura inicial da água (ou outro meio) no calorímetro. Depois, eles devem adicionar o reagente e anotar a temperatura final após a reação. Os tempos de início e fim da reação devem ser observados e registrados.
3. Cálculos: Os estudantes devem realizar os cálculos necessários para determinar a entalpia da reação, considerando as mudanças de temperatura e a quantidade de substância reagida.

Documento Escrito:

Após a conclusão do experimento, cada grupo deve submeter um relatório que cobre os seguintes tópicos:

1. Introdução: O relatório deve começar com uma breve introdução sobre o que é entalpia e porque é importante no contexto da química. Deve explicar o objetivo do projeto e quais as expectativas para a realização do mesmo.

2. Desenvolvimento: Nesta seção, os alunos devem detalhar passo a passo como realizaram o experimento, ilustrando com fotos ou desenhos se possível. Devem também explicar a teoria por trás dos cálculos realizados, apresentar os cálculos e discutir os resultados obtidos.

3. Conclusão: Na conclusão, os alunos devem retomar os pontos principais, descrever o que aprenderam com o projeto e tirar conclusões com base em seus experimentos e cálculos.

4. Bibliografia Utilizada: Indicar as fontes de pesquisa e estudo utilizadas para a elaboração do projeto.