Entalpia Molar de Combustão de Combustíveis ou Calor Molar de Combustão de Combustíveis Tutorial de Química

Entalpia Molar de Combustão de Combustíveis ou Calor Molar de Combustão de Combustíveis Tutorial de Química

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Calor Molar de Combustão (entalpia molar de combustão) de algumas substâncias comuns usadas como combustíveis

Hidrocarbonetos, como alcanos, e álcoois, como alcanóis, podem ser usados como combustíveis.

Quando um alcano sofre combustão completa em excesso de gás oxigénio, os produtos da reacção são dióxido de carbono (CO2(g)) e água (H2O(g) que se condensará em H2O(l) à temperatura e pressão ambiente).

alcano + gás oxigénio em excesso → dióxido de carbono gás + vapor de água

O calor molar de combustão do alcano (entalpia molar de combustão do alcano) é a quantidade de energia térmica libertada quando 1 mole do alcano se combusta em gás oxigénio em excesso.

Quando um alcanol sofre combustão completa em excesso de gás oxigénio, os produtos da reacção são dióxido de carbono (CO2(g)) e água (H2O(g) que se condensará em H2O(l) à temperatura e pressão ambiente).

alkanol + gás oxigénio em excesso → dióxido de carbono gás + vapor de água

O calor molar de combustão do alcanol (entalpia molar de combustão do alcanol) é a quantidade de energia térmica libertada quando 1 mole do alcanol se combusta em excesso de gás oxigénio.

Para determinar o calor molar de combustão, precisamos ser capazes de determinar quantos moles da substância foram consumidos na reação de combustão, então a substância deve ser uma substância pura.1

O calor molar de combustão (entalpia molar de combustão) de alguns alcanos e álcoois comuns usados como combustíveis é tabelado abaixo em unidades de kilojoules por mole (kJ mol-1)2.

Note que as equações químicas que representam cada uma das reações de combustão são balanceadas de modo que 1 mole da substância queimada, o combustível, seja usado.
A reacção de combustão ocorre em excesso de oxigénio gasoso, excesso de O2(g), por isso não há problema em utilizar fracções de O2(g) para equilibrar a equação, pois só estamos realmente interessados na energia libertada por mole do combustível, e não por mole de oxigénio gasoso.

Da tabela vemos que 1 mole de gás metano, CH4(g), sofre combustão completa em excesso de oxigénio gasoso libertando 890 kJ de calor.
O calor molar de combustão do gás metano é dado na tabela como um valor positivo, 890 kJ mol-1.
A mudança de entalpia para a combustão de gás metano é dada na tabela como um valor negativo, ΔH = -890 kJ mol-1, porque a reacção produz energia (é uma reacção exotérmica).
Podemos escrever uma equação química para representar a combustão de 1 mol de gás metano como:

CH4(g) + 2O2(g) → CO2(g) + 2H2O(g) ΔH = -890 kJ mol-1

Mas quanta energia é libertada se 2 moles de metano sofrerem combustão completa?
Quando escrevemos uma equação química para esta reação devemos multiplicar cada termo por dois ( × 2)incluindo o valor de ΔH:

2 × CH4(g) + 2 × 2O2(g) → 2 × CO2(g) + 2 × 2H2O(g) ΔH = 2 × -890 kJ mol-1

2CH4(g) + 4O2(g) → 2CO2(g) + 4H2O(g) ΔH = -1780 kJ mol-1

2 moles de metano entrariam em combustão total para libertar 2 × 890 = 1780 kJ de calor.

Da mesma forma, se tivermos apenas meia molécula de gás metano que sofre combustão completa devemos multiplicar cada termo na equação química, incluindo o valor de ΔH, por ½, como mostrado nas equações químicas abaixo:

½ × CH4(g) + ½ × 2O2(g) → ½ × CO2(g) + ½ × 2H2O(g) ΔH = ½ × -890 kJ mol-1

½CH4(g) + O2(g) → ½CO2(g) + H2O(g) ΔH = -445 kJ mol-1

½ mole de metano entraria em combustão para libertar ½ × 890 = 445 kJ de calor.

Em geral, a quantidade de energia térmica liberada pela combustão de n moles de combustível é igual ao valor do calor molar de combustão do combustível multiplicado pelos moles de combustível queimados

calor liberado (kJ) = n (mol) × entalpia molar de combustão (kJ mol-1)

(Veja os Cálculos de Mudança de Enthlapy para um Tutorial de Reação Química para mais exemplos destes tipos de cálculos)

Nesta seção nós examinamos como usar tabelas de valores para a entalpia molar de combustão de substâncias puras para calcular quanta energia térmica seria liberada quando quantidades conhecidas da substância fossem queimadas em excesso de gás oxigênio.
Mas de onde vêm estes valores?
Entalpia molar de valores de combustão pode ser determinada usando experimentos de laboratório.
Na próxima seção discutiremos um experimento que você poderia fazer para determinar o calor molar de combustão de um álcool.