Determinação Do Calor De Dissolução

INTRODUÇÃO

Reações químicas ocorrem em função de uma liberação ou absorção de energia. Quando uma garrafa com água fica exposta à temperatura ambiente, por exemplo, ela ficará com mais calor, porque a água contida nela irá absorver energia, neste caso, calor da vizinhança até equilibrar a sua energia à do ambiente. Ainda que a quantidade de energia seja, às vezes, imperceptível essa liberação ou absorção ocorrerá. Uma reação sempre ocorrerá no sentido do corpo mais quente para o corpo mais frio. Isso ocorre devido ao fato do corpo com temperatura mais alta possuir uma maior energia, enquanto o corpo mais frio dispõe momentaneamente de menos quantidade de energia. E toda reação os corpos tendem a se equilibrar, sendo assim, o corpo mais energético sempre tenderá a ceder parte de sua energia de modo que o sistema atinja o equilíbrio. Quando a energia dos produtos é menor que a energia dos reagentes, então, enquanto a reação avança, energia é liberada, geralmente em forma de calor, reação exotérmica. Se a energia dos produtos é maior a energia dos reagentes, o sistema absorve energia da vizinhança, sendo caracterizada como uma reação endotérmica. Porém, em todos os casos, a quantidade de energia liberada ou absorvida sempre irá expressar a variação da energia da reação química. Tal conceito é fundamentado na Lei de conservação de energia.

A quantidade de calor absorvida por um sistema (q) é um número positivo, ou seja, o sistema absorve calor das vizinhanças, enquanto a quantidade de calor liberada pelo sistema é um número negativo, ou seja, o fluxo de calor está na direção oposta, quando o sistema perde calor para as vizinhanças. Através da entalpia, que é uma função de estado de um sistema, podemos calcular o calor envolvido em transformações isobáricas, porque a variação de entalpia nessas transformações é numericamente igual à quantidade de calor transferida entre sistema e vizinhança.

A entalpia de um sistema, é uma função de estado, sendo assim, o valor de ∆H depende somente das entalpias do estado final e inicial, seja qual for o caminho percorrido pela reação.

Lei de Hess

A combinação de uma equação química balanceada e o correspondente valor de ∆H para a reação é chamada equação termoquímica.

A variação de entalpia para qualquer processo depende somente da natureza dos produtos e reagente, e independe do número de etapas do processo ou da maneira como é realizada uma determinada reação. A Lei de Hess pode ser feita como equações algébricas, além disso, simplifica muito o trabalho de tabelar as variações de entalpia das reações eliminando a necessidade de uma imensa lista de todas as possíveis reações e seus correspondentes valores de ∆H.

As reações de dissolução são aquelas em que há quebra da ligação de uma espécie. Sendo assim, a simples dissolução de um sal envolve transferência de energia no sentido em que a reação é definida como endotérmica, já que para haver quebra de ligação o sistema tem de ganhar energia suficiente para tanto.

O calor de dissolução é a variação de entalpia observada na dissolução de 1 mol da substância em solvente suficiente para se considerar a solução como diluída. A determinação da entalpia de dissolução é realizada em um dispositivo de paredes adiabáticas(fronteira que isola o sistema de sua vizinhança isolando de completas trocas de calor e matéria). Sabendo que a quantidade de calor cedida pela amostra vai ser igual à quantidade de calor recebida pelo conjunto dispositivo, água e sal, pode-se determinar a entalpia do processo de dissolução através da medida de variação de temperatura do processo. A equação fornecida é:

ΔHdissolução = Qreação = - (Qágua + Qcalorímetro) = - Qsistema

E a partir da equação acima, chegamos à equação:

ΔHdissolução = - Ccal (Teq – Tq) + mMX cMX (Teq – TMX)nMX

Vale antes que temos que ressaltar que quando um soluto sólido é adicionado a um solvente líquido, o estado sólido da estrutura começa a desintegrar-se e, pouco a pouco, moléculas do solvente atacam a superfície do retículo cristalino, removendo partículas do soluto, rodeando-as, e finalmente, dispersando-as. A facilidade com que isso acontece depende das intensidades relativas de três forças: as forças entre as partículas do soluto antes da dissolução (soluto-soluto); as forças entre as moléculas do solvente antes da dissolução (solvente-solvente) e as forças que são formadas entre partículas do soluto e solvente durante o processo de dissolução (soluto-solvente). Quando a dissolução acontece, forças soluto-soluto são substituídas por soluto-solvente.

Uma solução saturada é aquela em equilíbrio com excesso de soluto, ou seria se estivesse presente excesso de soluto. O termo saturado denota a maior concentração de soluto que uma solução pode conter e estar em equilíbrio com alguma porção de soluto não-dissolvido com o qual está em contato.

O calor de solução é a variação de entalpia que acontece durante a dissolução de 1 mol de uma dada substância numa determinada quantidade de solvente, originando uma concentração específica, geralmente diluição infinita. Ele pode ser determinado, a pressão constante, pela equação de Van’t Hoff, que relaciona a variação da temperatura (T) com a variação da constante de equilíbrio (K), dado pela diferença de entalpia (ΔH). A equação de Van’t Hoff pode ser descrita como:

d ln K0p= - ΔH0

d (1 / T) R

log x = - ΔH0__ + constante 2,303 RT

O fenômeno de solvatação como o fenômeno que ocorre quando um composto iônico ou polar se dissolve em uma substância polar, sem formar uma nova substância e consiste também na interação de íons de um soluto com as moléculas do solvente

Assumindo que a dissolução é um processo de dispersão molecular, isso implica na ruptura de ligações ou forças intermoleculares presentes no soluto, gerando ligações entre as moléculas do soluto e as moléculas do solvente. Esse processo é conhecido como solvatação. Quando o solvente é a água, pode-se denominar também hidratação.

Quando se dissolve cloreto de sódio (NaCl) em água, os íons de sódio cuja carga é positiva atraem moléculas de água que são polares, com os átomos de oxigênio de carga negativa apontando para o ião positivo sódio (Na+), e os