Tipos de Entalpia e Classificação das Reações

Fala Gás Nobre, hoje vamos falar sobre os tipos de entalpia, que é a energia presente em um determinado sistema e a classificação das reações químicas.

Existem diversos tipos de reações químicas e estas podem ser classificadas de acordo com algumas de suas características.

Existe mais de um tipo de classificação, seguindo características específicas, como por exemplo:

– Reversibilidade: A reação é classificada como reversível ou irreversível, de acordo com a possibilidade dos produtos serem convertidos a reagentes novamente ou não.

Uma reação reversível é representa com dupla seta () enquanto a irreversível com seta apenas no sentido da formação dos produtos (→).

Leia mais em: Reações Irreversíveis e Reversíveis

As reações ainda podem ser divididas em outros 4 tipos:

– Síntese: A + B →  AB
Onde 2 ou mais reagentes reagem para formar 1 único produto. 

– Decomposição: AB →  A + B
Onde 1 único reagente forma 2 ou mais produtos.

– Simples troca: A + BC →  AB + C
Uma substância simples reage com uma substância composta, originando uma nova substância simples e uma nova substância composta. 

– Dupla troca: AB + CD → AD + CB
Duas substâncias compostas reagem, misturando entre si dois elementos e formando duas novas substâncias compostas.

Leia mais em:
Classificação das Reações Inorgânicas
Reações Inorgânicas: 6 dicas para resolver exercícios

E existe outro tipo de classificação das reações que são definidos a partir da entalpia, que é a energia, na forma de calor, envolvida nestes processos. Mas antes de falar deste tipo de classificação, falaremos sobre o que é a tal da Entalpia. 

A entalpia é a quantidade de energia envolvida em uma determinada reação ou sistema químico. Essa energia pode ser absorvida ou liberada, sendo o tipo de processo classificado a partir desta liberação ou absorção de energia.

Chama-se de Processo Endotérmico quando a reação absorve energia e de Processo Exotérmico quando há liberação de energia.

A entalpia de um processo químico (ou físico) pode ser determinada a partir de cálculos utilizando-se de equações químicas e dados experimentais.

A classificação (exo e endotérmica) e a medida da quantidade de energia envolvida no processo, podem ser realizados através da seguinte relação:

∆H = H_P – H_R
Onde,
∆H → Variação de entalpia
H_P → Entalpia dos produtos
H_R → Entalpia dos reagentes 

Ou seja, é dada pela diferença de energia dos produtos (final) e dos reagentes (inicial), se o valor de ∆H < 0, significa que a energia dos reagentes é maior do que os produtos e portanto, o processo é exotérmico, pois libera energia no final. Mas se o valor de ∆H > 0, significa que a energia dos produtos é maior e que houve absorção de energia, sendo assim classificado como endotérmico.

Cada composto químico apresenta características próprias, ou seja, o tipo de substância determina o tipo de entalpia a ser calculado. Além do próprio processo envolvido na reação, que gera dados experimentais específicos para cada tipo, como abordaremos mais para frente.

Existem 5 tipos de entalpia, que veremos a seguir:

– Entalpia de Formação
Mede o calor absorvido ou liberado na formação de 1 mol de uma substância a partir da reação entre seus elementos constituintes, ou seja, na forma de substâncias simples ou elementares. 

Sendo representada por ∆H_f, onde o ‘f’ significa ‘formação’.

Por exemplo, a reação de formação da água é dada pela reação entre o gás hidrogênio (H₂) e o gás oxigênio (O₂), sendo a entalpia de formação da água, a energia envolvida nesta reação.

H_2(g) + ½ O_2(g) → H₂O_(l)

∆H = H_P – H_R

∆H = -286 kJ/mol (dado experimental e tabelado)

É importante ressaltar que substâncias simples, na forma alotrópica mais estável, possuem calor de formação igual a 0. Pois, uma vez que classificamos uma reação como de formação sendo a reação a partir de substâncias simples, não há como medir a entalpia de formação destas substâncias simples, considerando-se assim, igual a 0.

– Entalpia de Combustão
Mede a energia envolvida na queima de 1 mol de uma substância no estado padrão na presença de oxigênio. Reações de combustão, por envolverem queima, são todas exotérmicas, ou seja, liberam energia, possuindo assim, ∆H < 0. 

Pode ser representada como ∆H_C, onde o ‘c’ representa combustão.

Os exemplos mais comuns de reações de combustão são as que envolvem moléculas orgânicas, como hidrocarbonetos. Uma reação de combustão comum no dia a dia está presente nos motores de automóveis movidos a gasolina (octano, C₈H₁₈) ou no gás de cozinha (butano, C₄H₁₀). A queima destes combustíveis resulta na formação de CO₂ e H₂O, conforme reação a seguir:

C₄H_10(g) + ¹³/₂ O_2(g)  → 4 CO_2(g) + 5 H₂O_(g)      ∆H = -2878 kJ/mol
C₈H_18(g) + ²⁵/₂ O_2(g)  → 8 CO_2(g) + 9 H₂O_(g)       ∆H = -5471 kJ/mol

Leia mais em:
Reações com Compostos Orgânicos
7 Reações Químicas que você não pode perder 

– Entalpia de Neutralização

Mede a energia envolvida na reação entre 1 mol de íons H₃O⁺ e 1 mol de íons OH^–, ou seja, na reação entre um ácido e uma base, tornando o pH neutro, por isso o nome de ‘Neutralização’. 

Pode ser representada por ∆H_N, onde ‘n’ representa neutralização. 

O exemplo mais comum é da reação entre o ácido clorídrico (HCl) e o hidróxido de sódio (NaOH) formando cloreto de sódio (NaCl)(sal de cozinha) mais água. 

HCl_(aq) + NaOH_(aq) → NaCl_(aq) + H₂O_(l) 

– Entalpia de Dissolução
Mede a energia envolvida na quebra dos retículos cristalinos do soluto e na hidratação dos mesmos. Isto é, a energia envolvida quando se é dissolvido um soluto em um solvente, neste caso a água. 

O processo de dissolução envolve 2 processos de variação de energia, o de energia reticular, onde as moléculas do estado sólido saem do estado de agregação reticular (entalpia reticular) e são então solvatadas pela água (entalpia de hidratação). 

– Entalpia de Mudança de Estado Físico
Mede a energia envolvida num processo físico e não químico, pois não há reação química envolvida, ou seja, não há formação de novos produtos, apenas mudança de estado físico.

Este tipo de entalpia mede a energia necessária (liberada ou absorvida) para que 1 mol de uma substância, nas condições normais de temperatura e pressão, mude de estado físico. 

Dentro deste tipo de entalpia, temos:

– Entalpia de Vaporização: Energia envolvida na mudança do estado líquido para gasoso.
– Entalpia de Fusão: Energia envolvida na mudança do estado sólido para o líquido.
– Entalpia de Solidificação: Energia envolvida na mudança do estado líquido para o sólido.
– Entalpia de Liquefação: Energia envolvida na mudança do estado gasoso para o líquido. 
– Entalpia de Sublimação: Energia envolvida na mudança do estado gasoso para o sólido e vice-versa. 

Leia mais em: Mudanças de Estado Físico da Matéria

E agora que estamos feras em entalpia, sabemos que as reações químicas ainda podem ser classificadas como exotérmicas, quando liberam calor e endotérmicas, quando absorvem calor.

A entalpia ainda é muito importante para, juntamente com a entropia (assunto que fica para um próximo texto), determinarmos a Energia Livre de Gibbs e consequentemente, se a reação é espontânea ou não.

Leia mais em: Energia Livre de Gibbs

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