A partir do gráfico calcule a energia de ativação e o δh da reação a + b → c + d

O cálculo da variação da entalpia (ΔH) é um procedimento matemático que utiliza as entalpias de cada um dos participantes de uma reação química para determinar a quantidade de energia que foi absorvida ou liberada por um processo químico qualquer.

Considere a equação abaixo:

A + B → C + D

Para realizar o cálculo da variação da entalpia dessa reação, é necessário conhecer as entalpias de cada um dos participantes (reagentes e produtos):

• HA = Entalpia da substância A

• HB = Entalpia da substância B

• HC = Entalpia da substância C

• HD = Entalpia da substância D

Tendo conhecimento sobre a entalpia de cada um dos participantes da reação, basta utilizar os valores na expressão matemática de subtração que representa a variação da entalpia, que é:

ΔH = Hp – Hr

Para essa reação, temos que:

• Hp = Soma da entalpia dos produtos.

No caso da reação representada no Hp, temos a soma das entalpias dos produtos C e D, sempre respeitando as quantidades estequiométricas, logo:

Hp = c.HC + d.HD

• Hr = Soma da entalpia dos reagentes.

No caso da reação representada no Hr, temos a soma das entalpias dos reagentes A e B, sempre respeitando as quantidades estequiométricas, logo:

Hr = a.HA + b.HD

Vamos ver agora alguns exemplos de cálculo da variação da entalpia de reações:

Exemplo 1: (FePeCS-DF) O metanol é um líquido, inflamável e perigoso, que apresenta efeito tóxico no sistema nervoso, particularmente no nervo óptico. Essa substância pode ser preparada através da hidrogenação controlada do monóxido de carbono, em uma reação que se processa sob pressão e em presença de um catalisador metálico. Com base na tabela de calores-padrão de formação a seguir, calcule a variação da entalpia do processo.

CO + H2 → CH3OH

Resolução:

Dados fornecidos pelo exercício:

HCO = -110 kJ/mol

HCH3OH = -726 kJ/mol

ΔH = ?

Primeiro passo: Analisar se a equação está ou não balanceada.

A equação da reação em questão não está balanceada, já que temos dois hidrogênios no reagente e quatro no produto. Por isso, devemos colocar o coeficiente 2 na frente da fórmula do H2 para igualar a quantidade de hidrogênios.

CO + 2 H2 → CH3OH

Segundo passo: Calcular a entalpia dos reagentes (Hr):

Os reagentes dessa reação são o CO e o H2 (que apresenta entalpia zero por ser uma substância simples mais estável). Assim sendo, temos que:

Hr = a.HCO + b.HH2

Hr = 1. (-110) + 2.0

Hr = -110 kJ.

Terceiro passo: Calcular a entalpia do produto:

O produto dessa reação é o CH3OH apenas. Logo:

Hp = a.HCH3O

Hp = 1. (-726)

Hp = -726 kJ.

Quarto passo: Por fim, basta aplicar o Hp e o Hr encontrados na fórmula para calcular a entalpia do WC:

A energia de ativação é a quantidade de energia mínima que os reagentes de uma reação química precisam absorver para ela ocorrer. Em outras palavras, é o que determina a ocorrência de reações químicas, aliado de outros fatores, como colisões efetivas entre moléculas. Aprenda sobre esse fator tão importante para a execução de todas as reações químicas.

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O que é energia de ativação

Também chamada de barreira energética, a energia de ativação é a quantidade mínima de energia necessária para que ocorra uma reação química entre dois ou mais reagentes. É uma quantidade de energia que varia de uma reação para outra. Ela pode ser fornecida termicamente, pelo aquecimento do meio reacional, por atrito (como é o caso de palitos de fósforo) ou, ainda, pela ação da luz (energia eletromagnética). Sua unidade de medida pode ser joules por mol (J/mol), quilojoules por mol (kJ/mol) ou quilocalorias por mol (kcal/mol)

A colisão das moléculas de reagentes com energia de ativação suficiente e orientação ideal resulta na formação dos chamados “complexos ativados” ou “estado de transição”. É um composto intermediário e instável formado entre produtos e reagentes que logo se decompõe, transformando-se nos produtos. Sendo assim, o ponto de energia máxima e que define a dimensão da barreira energética é a formação desse estado de transição.

Fórmula da energia de ativação

É possível determinar o valor dessa barreira energética de uma reação química pela equação a seguir:

Ea = Hca – Hr

• Ea: energia de ativação (J/mol)
• Hca: energia do complexo ativado (J/mol)
• Hr: energia dos reagentes (J/mol)

É importante ressaltar que as energias do complexo ativado e reagente são expressas na forma de entalpia (H). Quanto maior for o valor de Ea, mais lenta é a reação. Por outro lado, quanto menor for o valor de Ea, menor é a barreira energética e a reação ocorre mais rapidamente. Esse é o princípio de funcionamento dos catalisadores. Eles aumentam a velocidade da reação por proporcionar um caminho reacional novo, portanto, com menor energia.

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Gráfico da energia de ativação

Graficamente, a energia de ativação é representada pela “montanha” formada com o aumento de energia no decorrer da reação química. No ponto mais alto da curva se encontra o complexo ativado, portanto, é a etapa determinante da Ea, visto que a partir desse ponto, os produtos começam a se formar e a energia diminui. Em concordância com a equação apresentada anteriormente, a Ea é a diferença entre as energias do complexo ativado e dos reagentes. Por fim, reações exotérmicas tendem a ter menores valores de Ea quando comparadas com reações endotérmicas.

Vídeos sobre a energia de ativação

Agora que o conteúdo já foi apresentado, veja alguns vídeos que foram selecionados para ajudar a assimilar o tema estudado.

O que é a barreira energética?

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Em uma reação química, a quantidade de energia que os reagentes precisam absorver para que se transformem em produtos é chamada de energia de ativação, ou barreira energética. Aprenda mais sobre esse assunto e saiba como calcular o valor de Ea de reações diretas e inversas.

Diferença entre energia de ativação e a variação de entalpia

Por ser um assunto muito cobrado em vestibulares, a energia de ativação é facilmente confundida com a variação de entalpia de reações químicas. Para não ficar com essa dúvida, veja esse vídeo explicativo e saiba como interpretar corretamente exercícios que envolvem esses assuntos.

Exercício resolvido de cinética química

A melhor maneira de testar os conhecimentos é fazendo exercícios dos assuntos estudados. Veja a resolução dessa questão do ITA (2002). É uma questão que parece complexa, porém tem uma resolução simples. Aprenda a interpretar o exercício e resolvê-lo da maneira correta.

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Em síntese, a energia de ativação é a quantidade mínima de energia necessária para que uma reação química aconteça. Ela é menor em reações exotérmicas, ou seja, que liberam calor, quando comparada com as de reações endotérmicas. Não pare de estudar por aqui, veja mais sobre reações de combustão, cuja energia de ativação é fornecida pelo calor.

Como calcular energia de ativação em um gráfico?

Qual valor é a unidade de medida da energia de ativação é o ∆ H *?

O que é energia de ativação gráfico?

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