Entalpia
A fim de facilitar os estudos das reações e dos fenômenos que ocorrem natural e artificialmente no mundo, áreas de estudo de exatas como a Química, a Física e a Matemática criam grandezas que são capazes de quantificar algum aspecto de uma reação, de um movimento ou mesmo de uma medição.
Como exemplo desse tipo de grandeza podemos citar a Entalpia, conceito criado e muito estudado pela Química e que será objeto desse artigo. Nele, iremos falar sobre as características, os tipos e como funciona a entalpia de um modo geral.
O que é a entalpia?
Antes de qualquer coisa, precisamos falar para os nossos leitores que ainda não estão familiares como esse termo qual é o significado de entalpia e o que ela representa no mundo da Química. Por definição nos dicionários mais famosos, conceitua-se a entalpia como o conteúdo de calor de um sistema.
Contudo, não é fácil de entender do que se trata esse termo se falarmos dessa maneira. Diante disso, explicando em outras palavras, a entalpia é uma grandeza física responsável por quantificar qual a máxima energia existente e produzida por uma reação química.
Desse modo, é um conceito estudado pela Termoquímica, responsável por estudar as trocas de calor que existem em um processo desse tipo. A grande maioria das reações envolve troca de calor, a qual ocorre entre os elementos presentes no processo e o meio ambiente. Quando estes liberam calor para o espaço externo, é chamada de reação exotérmica, e quando absorvem o calor existente no ambiente é chamada de reação endotérmica.
A fórmula de entalpia e os conceitos relacionados
Como é uma grandeza que pode ser quantificada, há uma fórmula padrão que deve ser usada para medir a entalpia absoluta da reação, que é figurada pela letra H. Essa formula é:
H = U + PV
Considere para esta fórmula que: H é referente à entalpia, U é referente à energia interna de todo o sistema e PV é quantidade de energia presente em todo o conjunto de sistema vizinhança.
Para as pessoas que não possuem intimidade com os conceitos relacionados às trocas de calor que ocorrem nas reações químicas, é preciso entender alguns conceitos que envolvem toda a Termoquímica. Dessa forma, iremos dar o significado de alguns desses termos:
- Entalpia absoluta: Objeto de estudo desse artigo, o conceito de entalpia absoluta é uma especificidade do conceito de entalpia em si. Desse modo, pode ser definido como o valor dado ao calor da reação;
- Variação da entalpia: Um dos termos mais utilizados nos estudos de Termoquímica é o de variação da entalpia. Basicamente, pode ser definido como saldo de calor obtido ao final da reação química. Dessa forma, é calculado a partir da diferença entre dois valores: a entalpia absoluta ao final da reação (tida como produto) e a entalpia absoluta no início da reação (tida como reagente);
- Calor (Q): O calor é o tipo de energia que é estudo na Termoquímica. A energia pode estar presente no ambiente de variadas formas e, quando na forma em questão, ela tende a passar do corpo com maior temperatura para o corpo com menor temperatura. Nessa área de estudo, o Q é a energia que pode ser absorvida ou liberada por uma reação química;
- Calor de reação (Qp): O calor de reação pode ser definido como uma grandeza que mede a quantidade de calor trocado com o ambiente externo à reação em si. Quando a pressão dentro de um mesmo sistema é constante durante todo o período do processo, o valor do calor de reação pode ser tido como idêntico ao da variação de entalpia;
Para falar mais sobre a variação da entalpia, essa pode ter valores positivos ou negativos. Todas as vezes que a fórmula da variação de entalpia resultar em um valor negativo, isso significará que a reação foi exotérmica, ou seja, aquele sistema em questão liberou calor para o ambiente em que está inserido.
Por outro lado, caso o valor da variação de entalpia seja positivo, isso significará que aquela reação foi endotérmica, isto é, aquele sistema em questão absorveu calor do ambiente em que está inserido.
Tipos de Entalpia
Os tipos de entalpia são vertentes da entalpia absoluta, e podem ser estabelecidas com referência à espécie de reação química que virá a acontecer. Dessa forma, iremos citar quais os tipos de entalpia mais notáveis nos estudos da Termoquímica.
Entalpia Padrão:
Para tornar-se possível o cálculo da variação de entalpia, se estabeleceu um ponto de partida quantitativo para a medida, que foi convencionado em 0. Desse modo, por meio de convenção, automaticamente se estabeleceu que todas as substâncias simples também possuem um valor de entalpia, mesmo sem terem passado por qualquer tipo de reação, e esse valor também é zero, recebendo o nome de Entalpia Padrão.
Desse modo, a Entalpia Padrão pode ser definida como a grandeza que define o valor de entalpia de uma molécula antes dela ter participado de algum tipo de reação. A partir desse estabelecimento, tornou-se possível o cálculo comparativo entre várias substâncias.
Entalpia de ligação:
A entalpia de ligação é um conceito relacionado à quantidade de calor absorvida ou liberada para a quebra ou formação de novas moléculas com outros elementos. Isso ocorre pelo fato de que, para se juntar com outros elementos ou mesmo para quebrar partes específicas da molécula, é necessário uma quantidade de energia.
Quando há a quebra de moléculas, o processo é classificado como endotérmico, uma vez que há a absorção de calor ao longo do processo. Por outro lado, quando há a ligação para com outros elementos, a reação é classificada como exotérmica, já que libera energia em forma de calor para o ambiente.
Entalpia de combustão:
A entalpia de combustão, como o próprio nome já sugere, é um termo que estuda o calor liberado pelo resultado da reação de combustão entre dois elementos: o combustível – os quais geralmente consistem em elementos orgânicos – e os comburentes – os quais, embora possam ser outros elementos, na maioria das vezes é o oxigênio.
É notável que a reação de combustão é classificada como um sistema exotérmico, pois claramente este libera energia na forma de calor para o ambiente externo. Como exemplo desse tipo de reação podemos citar uma explosão causada pelo gás de cozinha em encontro com o oxigênio (onde é necessária uma faísca de fogo como fonte de ignição).
Diante disso, por ser exotérmico, o valor da variação de entalpia nesse caso é sempre negativo.
Entalpia de formação:
A entalpia de formação pode ser classificada como um termo utilizado para definir a energia – liberada ou absorvida – por uma reação de formação de um mol tendo como referência uma substância simples.