Energia envolvida em reacções químicas

É uma das manifestações de ter ocorrido uma reacção química – absorção ou libertação de energia. A maior parte das reacções químicas no seu decurso são acompanhadas pela absorção ou libertação de energia em forma de calor. Os processos que envolvem a libertação de calor são processos exotérmicos (exo = para fora; térmico = calor) e os processos em que há absorção de calor são processos endotérmicos (endo = para dentro).

As reacções de combustão são tipicamente processos exotérmicos, isto é, libertam calor, por exemplo, a combustão do carvão, da lenha, do gás doméstico, libertam calor, portanto, são processos exotérmicos. As reacções de decomposição requerem o fornecimento de calor, por exemplo, nas fábricas de produção de cimento, de tijolos; nas padarias; na produção de alumínio, há fornecimento de calor. São processos endotérmicos.

A quantidade de calor envolvida numa reacção química (absorvida ou libertada) é medida com recurso a um aparelho designado calorímetro. Pode-se determinar o calor da reacção pela expressão:

Q = E_p – E_r

Onde:

• Q = calor libertado ou absorvido;
• E_p = energia dos produtos;
• E_r = energia dos reagentes.

O calor da reacção tem como unidades joule por mol (J/mol) ou quilojoule por mol (kJ/mol).

• Quando a energia dos reagentes é maior que a dos produtos (E_r > E_p), o calor é menor que zero (Q < 0) e há libertação de calor. A reacção é exotérmica.
• Quando a energia dos reagentes é menor que a dos produtos (E_r < E_p), o calor é maior que zero (Q > 0) e há absorção de calor. A reacção é endotérmica.

Geralmente, quando se escreve uma equação química também se indica a quantidade de calor envolvida na respectiva reacção química.

Exemplos:

• A equação química de combustão do carvão é, assim, representada:

C_(s) + O₂ (g) →  CO_2 (g)           Q = - 393 kJ/mol

Significa que na combustão de uma mole de carbono há libertação (indicada pelo Sinal negativo) de 393,5 kJ, trata-se de um processo exotérmico.

• A decomposição do amoníaco (NH₃) é traduzido pela equação:

2NH_3 (g) → 3H₂ + N_2 (g)           Q = +11 KJ/mol

Significa que quando se decompõem duas moles de moléculas de amoníaco (NH₃), há absorção de 11 kJ de energia. É um processo endotérmico, indicado pelo Sinal positivo (+) que aparece antes do valor do calor.

Com base na leitura correcta da equação torna-se possível estabelecer proporções e, com base na regra de três simples, fazer cálculos diversos que envolvam o calor da reacção.

Uma equação química em que aparece indicado o valor do calor da reacção chama-se equação termoquímica.

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Bibliografia

AFONSO, Amadeu; DOMINGOS, Ernesto. Q8 – Química 8ª Classe. 2ª Edição. Texto Editores, Maputo, 2020.