Termoquimica Lei De Hess

O que você precisa saber antes de abrir o caderno de exercícios

A termogás que eu costumava resolver nos primeiros anos de trabalho não tinha nada a ver com a teoria bonita do livro. Eu levava mais de uma hora por problema porque ficava travado na hora de inverter as equações sem estragar os sinais. Depois de fazer uns cinquenta desses, acabou virando automática a ponto de eu conseguir fechar em quinze minutos se os dados estivessem organizados. O conceito central da termoquimica lei de hess é simples na superfície, mas o que as pessoas ignoram na prática é que ela só funciona porque a energia interna é uma função de estado. Isso significa que o caminho não importa. Se você conseguir ligar os reagentes aos produtos através de quaisquer intermediários que estejam disponíveis nas tabelas, o resultado final vai ser o mesmo.

Entendendo a termoquimica lei de hess na prática

A lei diz que a variação de entalpia de uma reação global é igual à soma das variações de entalpia de cada etapa intermediária. Você monta um ciclo termodinâmico e fecha ele. O que sai do nada é o delta H total. Pra aplicar isso, você precisa de pelo menos três equações termoquímicas balancadas com seus respectivos valores de entalpia. O objetivo é manipular essas equações até que, quando somadas, os intermediários se cancelem e sobre apenas a reação que você quer descobrir.

Cada operação que você faz em uma equação precisa ser refletida no valor de entalpia correspondente. Inverter a equação inverte o sinal do delta H. Multiplicar os coeficientes por um fator multiplica o delta H pelo mesmo fator. Dividir divide o valor. Isso parece óbvio, mas é onde a maioria dos erros acontece. No meu dia a dia, o problema mais frequente é gente que inverte a equação mas esquece de mudar o sinal. Eu já vi isso acontecer em prova de licenciatura e em relatório técnico de indústria. O cara fez o cancelamento perfeito, cancelou tudo certinho, e o delta H final saiu com o sinal errado porque ele mudou a direção da equação mas deixou o valor positivo.

Uma nuance que pouca gente comenta: quando você trabalha com dados experimentais reais, os valores das tabelas nem sempre batem perfeitamente entre si. Isso gera um desfecho com uma pequena discrepancia numérica. No laboratório, a gente costuma aceitar uma margem de erro de mais ou menos dois por cento entre o valor calculado via Hess e o valor medido calorimetricamente. Se a diferença for maior que isso, revisa as equações ou busca uma fonte alternativa de dados. Tem um caso específico que eu tive no escritório de engenharia química. Precisávamos calcular a entalpia de formação do benzeno líquido a partir de dados de combustão. As equações dadas eram três: formação da água, formação do dióxido de carbono e a combustão do benzeno. O problema é que a combustão do benzeno vinha com coeficientes fracionários e o valor de entalpia correspondente estava em quilocalorias, enquanto as outras duas equações estavam em quilojoules. Eu converti tudo primeiro, depois inerti as duas equações de formação e multipliquei a do dióxido de carbono por seis e a da água por três pra casar com os coeficientes do benzeno. O resultado final deu uma diferença de 1,3% pro valor da literatura. Dentro da margem aceitável.

Passo a passo pra resolver qualquer problema

Você escreve todas as equações dadas em uma coluna separada. Do lado direito, anota o delta H de cada uma. Depois, identifica quais espécies precisam ser canceladas. Geralmente são os intermediários que aparecem tanto nos reagentes quanto nos produtos das equações auxiliares. A chave é escolher qual equação vai servir de base. A reação desejada é o alvo. Você olha pra ela e vê quais compostos estão nela. Cada composto alvo te dá uma pista sobre qual equação original precisa ser ajustada. Se um composto aparece como reagente na reação alvo mas como produto numa equação original, você inverte essa equação original. Se ele aparece com coeficiente diferente, você multiplica ou divide os coeficientes e o valor de entalpia proporcionalmente.

Depois de ajustar todas as equações, some os delta H algebricamente. Se algum valor ficou positivo depois da inversão, ele entra como positivo na soma. Se ficou negativo, entra como negativo. Cancele as espécies que aparecem em lados opostos e aparecem em quantidades iguais. O que sobrar deve ser exatamente a reação desejada. Se não sobrar, você errou algum ajuste. Uma armadilha comum que eu vejo todo santo dia é o cancelamento parcial. Às vezes o intermediário aparece em três equações diferentes e o aluno cancela só em dois lugares, deixando sobrar quantidade errada. Eu resolvo isso anotando ao lado de cada espécie o número de mols que ela aparece em cada equação. Assim fica visível na hora se o cancelamento está correto ou não.

Outra coisa que não ensina muito bem: a lei de Hess funciona com qualquer propriedade de estado, não só entalpia. Entropia, energia livre de Gibbs, volume molar. O procedimento algébrico é idêntico. A vantagem é que, se você dominar o método pra entalpia, consegue aplicar pra qualquer uma dessas grandezas sem aprender outra mecânica nova. Se os dados disponíveis simplesmente não conseguirem montar o ciclo desejado, não adianta insistir. Às vezes a reação intermediária que você precisa simplesmente não está tabelada. Nesses casos, o caminho mais rápido é buscar uma tabela termoquímica complementar ou usar dados computacionais de quantum chemistry. Leva mais tempo, mas evita que você force um cancelamento que não deveria existir.

O que diferencia quem domina isso de quemdecora o procedimento é a intuição pra escolher a ordem das manipulações. Equações com coeficientes grandes são mais propensas a erro aritmético. Eu sempre começo ajustando as equações com coeficientes menores e deixo as complexas pra última. Isso reduz o numero de operações e, consequentemente, a chance de errar.