Mudanças de energia

• Reações exotérmicas liberam energia — o ambiente aquece; reações endotérmicas absorvem energia — elas esfriam.
• Perfis de reação mostram a energia de ativação e a variação total; (HT) as energias das ligações contam a mesma história.
• Pilhas químicas e células a combustível (química apenas) convertem energia de reação em eletricidade.

A energia é conservada: a energia transferida ao ambiente vem do estoque dos produtos. Uma reação exotérmica transfere energia para fora — a temperatura do ambiente sobe (combustão, muitas oxidações, neutralização; usos: aquecedores de mão, latas autoaquecidas). Uma reação endotérmica absorve energia para dentro — a temperatura cai (decomposição térmica, ácido cítrico + bicarbonato de sódio; usos: packs para lesões esportivas). Avalie cada uma pela mudança de temperatura do ambiente; cálculos de ΔH não são necessários.

Perfis de reação: reações exigem partículas colidindo com pelo menos a energia de ativação. Desenhe e leia diagramas de níveis de energia — energias relativas de reagentes e produtos, a seta da energia de ativação partindo do nível dos reagentes, a variação energética total, linha curva entre eles. Exotérmica: produtos abaixo dos reagentes; endotérmica: produtos acima.

(HT) Energias de ligação: energia é fornecida para quebrar ligações de reagentes e liberada quando ligações de produtos se formam:

• exotérmica — formação libera mais do que a ruptura custa;
• endotérmica — ruptura custa mais do que a formação libera.

Variação total = Σ(energias de ligação quebradas) − Σ(energias de ligação formadas). Um catalisador reduz a energia de ativação — não altera a variação energética total.

RP4: investigar as variáveis que afetam mudanças de temperatura em soluções reagentes (ex.: volume/concentração) — planejar variáveis, medir ΔT, plotar gráficos e concluir.

Células contêm substâncias que reagem para produzir eletricidade. A voltagem depende do tipo de eletrodo e eletrólito; uma célula simples é dois metais diferentes em um eletrólito — o metal mais reativo produz maior voltagem (libera elétrons com mais facilidade). Baterias = células em série para maior voltagem.

Células não recarregáveis (alcalinas) param quando um reagente se esgota; células recarregáveis invertem suas reações ao receberem corrente externa.

Células a combustível: combustível (ex.: hidrogênio) + oxigênio fornecidos continuamente; o combustível é oxidado eletroquimicamente para gerar diferença de potencial. Global: hidrogênio → água. Avaliar contra baterias recarregáveis: sem poluentes no ponto de uso, recarga contínua; mas armazenamento, produção e custo do hidrogênio são desvantagens. (HT) semi-equações para a célula a combustível de hidrogênio:

• eletrodo negativo: 2 H₂ → 4 H⁺ + 4e⁻ (ou 2 H₂ + 4 OH⁻ → 4 H₂O + 4e⁻)
• eletrodo positivo: O₂ + 4 H⁺ + 4e⁻ → 2 H₂O (ou O₂ + 2 H₂O + 4e⁻ → 4 OH⁻)

• Definir exo/endo a partir da mudança de temperatura, com dois exemplos e dois usos cada.
• Desenhar ambos os perfis de reação com energia de ativação e variação total rotuladas.
• (HT) Somas de energia de ligação em ambas as direções; efeito do catalisador no perfil.
• (Química) Fatores de voltagem da célula; recarregável vs. não recarregável; equações e avaliação de célula a combustível.