- compreender que reações químicas são acompanhadas por variações de entalpia e que essas variações podem ser exotérmicas ($\Delta H$ é negativo) ou endotérmicas ($\Delta H$ é positivo)
- construir e interpretar um diagrama de caminho de reação, em termos da variação de entalpia da reação e da energia de ativação
- defina e use os termos: (a) standard conditions (este syllabus assume que estes são $298\text{ K}$ e $101\text{ kPa}$) mostrados por $^{\ominus}$. (b) enthalpy change com referência particular a: reaction, $\Delta H_r$, formation, $\Delta H_f$, combustion, $\Delta H_c$, neutralisation, $\Delta H_{\text{neut}}$
- compreender que transferências de energia ocorrem durante reações químicas devido à ruptura e formação de ligações químicas
- usar energias de ligação ($\Delta H$ positivo, ou seja, ruptura de ligação) para calcular a variação de entalpia da reação, $\Delta H_r$
- compreender que algumas energias de ligação são exatas e outras são médias
- calcular variações de entalpia a partir de resultados experimentais apropriados, incluindo o uso das relações $q = mc\Delta T$ e $\Delta H = -mc\Delta T/n$
Energetica química
Química do A-Level · Tópico 5
8:21
Energética Química
Um bico de Bunsen fica quente o suficiente para amolecer vidro. Um pacote frio instantâneo, apertado uma vez, cai quase até o congelamento. Ambos são apenas reações químicas — uma em um…
Narração em inglês · Legendas em inglês + 中文 gravadas
5.1
Variação de entalpia, ΔH
Programa
Fonte: Programa Cambridge International


Toda reação química absorve ou libera energia. Essa variação de energia, medida a pressão constante, é a variação de entalpia 焓变, representada pelo símbolo $\Delta H$.
- em uma reação exotérmica 放热, o sistema libera calor, então os produtos têm menos energia que os reagentes e $\Delta H$ é negativo.
- em uma reação endotérmica 吸热, o sistema absorve calor, então os produtos têm mais energia que os reagentes e $\Delta H$ é positivo.
Diagramas de rota de reação
Um diagrama de rota de reação 反应路径图 mostra a energia dos reagentes e produtos, e a "colina" energética entre eles. A altura da colina é a energia de ativação 活化能 — a menor energia que as partículas precisam antes de poderem reagir.
- exotérmico: os produtos ficam abaixo dos reagentes ($\Delta H < 0$).
- endotérmica: os produtos ficam acima dos reagentes ($\Delta H > 0$).

Condições padrão e tipos de variação de entalpia
Os valores energéticos são comparados sob condições padrão 标准条件: $298\ \text{K}$ e $101\ \text{kPa}$, indicadas pelo símbolo $^{\ominus}$. Cada substância está em seu estado físico normal nessas condições.
| Símbolo | Nome | Definição (por mol, sob condições padrão) |
|---|---|---|
| $\Delta H_r^{\ominus}$ | variação de entalpia de reação 反应焓变 | para as quantidades mostradas na equação |
| $\Delta H_f^{\ominus}$ | variação de entalpia de formação 生成焓变 | um mol de um composto se forma a partir de seus elementos |
| $\Delta H_c^{\ominus}$ | variação de entalpia de combustão 燃烧焓变 | um mol de uma substância queima completamente em oxigênio |
| $\Delta H_{\text{neut}}^{\ominus}$ | variação de entalpia de neutralização 中和焓变 | um mol de água se forma a partir de um ácido e uma base |

Energia de ruptura e formação de ligações
Durante uma reação, ligações antigas se rompem e novas se formam. Romper uma ligação precisa de energia (endotérmico); formar uma ligação libera energia (exotérmico). A variação de entalpia da reação é a diferença entre as duas:
A energia de ligação 键能 é a energia necessária para romper um mol de uma ligação específica no estado gasoso, portanto é sempre positiva. Algumas energias de ligação são exatas (para uma molécula específica); outras são médias obtidas de muitas moléculas diferentes, então cálculos usando-as são apenas aproximados.
Exemplo resolvido. Use energias de ligação para encontrar $\Delta H$ para $\text{H}_2 + \text{Cl}_2 \rightarrow 2\text{HCl}$. Energias de ligação (kJ mol⁻¹): H–H $= 436$, Cl–Cl $= 242$, H–Cl $= 431$.

Medindo variação de entalpia no laboratório
Quando uma reação aquece (ou esfria) uma massa conhecida de água ou solução, o calor transferido é:
onde $m$ é a massa, $c$ é a capacidade calorífica específica 比热容 (quanto energia eleva 1 g em 1 K), e $\Delta T$ é a variação de temperatura. A variação de entalpia por mol é então:
O sinal negativo torna $\Delta H$ negativo quando a temperatura aumenta (uma reação exotérmica).
Exemplo resolvido. Queimar $0.50\ \text{g}$ de metanol ($M_r = 32$) eleva a temperatura de $100\ \text{g}$ de água em $18\ ^{\circ}\text{C}$. Encontre a variação de entalpia de combustão por mol. ($c = 4.18\ \text{J g}^{-1}\,\text{K}^{-1}$.)
O calor liberado é $q = mc\Delta T = 100 \times 4.18 \times 18 = 7520\ \text{J}$. A quantidade queimada é $n = 0.50/32 = 0.0156\ \text{mol}$, então

Reações exotérmicas e endotérmicas
Arraste ΔH. Uma reação exotérmica libera energia (produtos mais baixos); uma endotérmica a absorve (produtos mais altos).
| Inglês | Chinês | Pinyin |
|---|---|---|
| enthalpy change/enˈθælpi tʃeɪndʒ/ | 焓变 | hán biàn |
| exothermic/eɡzəˈðɜːmɪk/ | 放热 | fàng rè |
| endothermic/ˌendəʊˈθɜːmɪk/ | 吸热 | xī rè |
| reaction pathway diagram/rɪˈækʃn ˈpæθweɪ ˈdaɪəɡræm/ | 反应路径图 | fǎn yìng lù jìng tú |
| activation energy/ˌæktɪˈveɪʃn ˈenədʒi/ | 活化能 | huó huà néng |
| standard conditions/ˈstændəd kənˈdɪʃnz/ | 标准条件 | biāo zhǔn tiáo jiàn |
| enthalpy change of reaction/enˈθælpi tʃeɪndʒ ɒv rɪˈækʃn/ | 反应焓变 | fǎn yìng hán biàn |
| enthalpy change of formation/enˈθælpi tʃeɪndʒ ɒv fɔːˈmeɪʃn/ | 生成焓变 | shēng chéng hán biàn |
| enthalpy change of combustion/enˈθælpi tʃeɪndʒ ɒv kəmˈbʌstʃn/ | 燃烧焓变 | rán shāo hán biàn |
| enthalpy change of neutralisation/enˈθælpi tʃeɪndʒ ɒv ˌnjuːtrəlaɪˈzeɪʃn/ | 中和焓变 | zhōng hé hán biàn |
| bond energy/bɒnd ˈenədʒi/ | 键能 | jiàn néng |
| specific heat capacity/spəˈsɪfɪk hiːt kəˈpæsɪti/ | 比热容 | bǐ rè róng |
| Hess's law/ˈhesɪz lɔː/ | 盖斯定律 | gài sī dìng lǜ |
| energy cycle/ˈenədʒi ˈsaɪkl/ | 能量循环 | néng liàng xún huán |
5.2
Lei de Hess
Programa
- aplicar a Lei de Hess para construir ciclos energéticos simples
- realizar cálculos usando ciclos e termos energéticos relevantes, incluindo: (a) determinação de variações de entalpia que não podem ser encontradas por experimento direto (b) uso de dados de energia de ligação
Fonte: Programa Cambridge International
Lei de Hess 盖斯定律 afirma que a variação total de entalpia para uma reação é a mesma, independentemente do caminho percorrido dos reagentes aos produtos. Isso ocorre porque a energia é conservada.
Isso permite desenhar um ciclo energético 能量循环: ligar reagentes e produtos por um passo direto e por uma rota indireta, depois somar os passos para que ambas as rotas resultem no mesmo total.

A Lei de Hess é útil de duas maneiras:
- permite encontrar uma variação de entalpia que você não pode medir diretamente (por exemplo, a formação de um composto que se forma lentamente ou com reações secundárias).
- permite calcular $\Delta H_r$ a partir de dados de energia de ligação, ou de dados de formação ou combustão fornecidos na questão.
Ciclo de Hess
A variação de entalpia é a mesma independentemente do caminho seguido — assim, um ΔH desconhecido pode ser encontrado por um caminho alternativo.
5.2
Dicas de prova
- Defina cada variação de entalpia com suas condições padrão exatas (ex.: combustão = um mol queimado completamente em excesso de oxigênio).
- Use $\Delta H = \sum(\text{bonds broken}) - \sum(\text{bonds made})$; ruptura é endotérmica ($+$), formação é exotérmica ($-$) — inverter o sinal é o erro clássico.
- Em $q = mc\Delta T$ use a massa da água/solução, divida pelos mols e adicione o sinal negativo para uma reação exotérmica.
- Desenhe ciclos de Hess com setas na mesma direção, siga a rota alternativa e sempre dê a $\Delta H$ um sinal e unidades ($\text{kJ mol}^{-1}$).
Aulas interativas sobre este tópico
Passe por ele passo a passo, com exercícios de verificação instantânea.