Encontre a mudança geral de entalpia ΔH de uma reação a partir de um conjunto de reações escalonadas usando a lei de Hess, ou diretamente das entalpias de formação padrão - uma vez que a entalpia é uma função de estado, ambos os caminhos concordam.
Insira as reações de cada etapa ΔH (kJ). Inverta uma etapa para inverter seu sinal ou dimensione-o com um multiplicador, de modo que as etapas resultem na reação desejada - a lei de Hess garante que a soma seja a mesma, independentemente do caminho.
Reação (opcional)ΔH(kJ)×Reverso
Exemplo padrão: formação de CO(g) a partir de C(s) + ½O₂(g), construído a partir de duas etapas de combustão com a segunda invertida - um problema clássico da lei de Hess.
Insira todas as espécies na reação alvo balanceada com seus coeficiente e entalpia padrão de formação ΔHf (kJ/mol). ΔH = ΣΔHf(produtos) − ΣΔHf(reagentes).
Nenhuma entrada extra aqui – esta guia lê o método que você usou pela última vez e explica o que o resultado significa.
Leitura de soma passo
Insira os valores da etapa ΔH na guia Step Reactions para ver uma leitura aqui.
Leitura do método de formação
Insira os valores ΔHf do produto e do reagente na guia Entalpias de Formação para ver uma leitura aqui.
Resultado
—
Insira reações escalonadas ou entalpias de formação para calcular o ΔH geral.
ΔH(kJ)—
Tipo—
MétodoReações escalonadas
5 min de leitura4 etapas7 termos3 exemplos6 perguntasΔH = Σ (step ΔH × multiplier × (reversed ? −1 : 1))
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Etapas
Como usar esta calculadora
4 etapas▸
1
Escolha um método
Escolha a guia Step Reactions se você tiver um conjunto de reações conhecidas cujos valores de ΔH você deseja combinar em uma reação alvo. Escolha a aba Entalpias de Formação se você tiver entalpias de formação padrão (ΔHf) para cada espécie em uma equação balanceada.
2
Preencha os valores da etapa ΔH, com reverso/multiplicador conforme necessário
Na guia Step Reactions, insira o ΔH de cada reação em kJ. Se uma etapa precisar ser retrocedida para combinar com sua reação alvo, marque sua caixa Reverse – que inverte o sinal de seu ΔH. Se uma etapa precisar ser dimensionada (por exemplo, duplicada para corresponder a um coeficiente na meta), defina seu multiplicador.
3
Ou preencha entalpias de formação para produtos e reagentes
Na guia Entalpias de Formação, liste todas as espécies no lado do produto e no lado do reagente da sua equação alvo balanceada com seu coeficiente e ΔHf (kJ/mol). A calculadora subtrai automaticamente o total dos reagentes do total do produto.
4
Leia o ΔH geral e sua leitura
O cartão Resultado e a guia Resultado mostram o ΔH geral da reação, além de ser exotérmica (libera energia, ΔH < 0) ou endotérmica (absorve energia, ΔH > 0).
Como a entalpia é uma função de estado, o ΔH geral de uma reação é o mesmo, independentemente do caminho das etapas intermediárias que você segue para passar dos reagentes aos produtos. Assim, você pode somar os valores de ΔH de qualquer conjunto de reações que se combinam – depois de reverter e/ou dimensionar algumas delas – em sua reação alvo. Reverter um passo (executá-lo para trás) inverte o sinal de seu ΔH; dimensionar uma etapa por um coeficiente dimensiona seu ΔH na mesma quantidade.
Diferença de entalpia de formação
ΔH = ΣΔHf(products) − ΣΔHf(reactants)
Para uma equação balanceada, a variação geral da entalpia é igual à soma das entalpias padrão de formação dos produtos (cada uma multiplicada pelo seu coeficiente) menos a mesma soma para os reagentes. Elementos em seus estados padrão (como O₂(g) ou C(s), grafite) têm ΔHf = 0 por definição, uma vez que formar um elemento por si mesmo não libera ou absorve energia.
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Glossário
Principais termos explicados
7 termos▸
Lei de HessO princípio de que a variação total de entalpia de uma reação é independente do caminho percorrido - depende apenas dos estados inicial e final. Isso permite que os químicos calculem ΔH para reações difíceis ou perigosas de medir diretamente, combinando os valores de ΔH de reações fáceis de medir.
Entalpia (H)Uma quantidade termodinâmica que representa o conteúdo total de calor de um sistema a pressão constante. A entalpia em si não pode ser medida diretamente, mas as alterações na entalpia (ΔH) durante uma reação podem ser medidas calorimetricamente.
ΔH (mudança de entalpia)O calor absorvido ou liberado por uma reação a pressão constante. Um ΔH negativo significa que a reação libera calor (exotérmica); um ΔH positivo significa que absorve calor (endotérmico). As unidades são normalmente kJ ou kJ/mol.
Entalpia de formação (ΔHf)A entalpia muda quando um mol de um composto se forma a partir de seus elementos em seus estados padrão. Os valores tabulados de ΔHf (frequentemente escritos ΔH°f, a entalpia padrão de formação) são os blocos de construção para o método de entalpia de formação.
ExotérmicoUma reação com ΔH <0 – libera energia (geralmente na forma de calor) para o ambiente. As reações de combustão são um exemplo comum.
EndotérmicoUma reação com ΔH > 0 — absorve energia do seu entorno. A fotossíntese e muitas reações de dissolução são endotérmicas.
Função de estadoUma propriedade que depende apenas do estado atual de um sistema (sua composição, temperatura e pressão), e não do caminho utilizado para atingir esse estado. A entalpia, juntamente com a energia interna e a entropia, é uma função de estado – e é exatamente por isso que a lei de Hess funciona.
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Situações comuns
Exemplos práticos
3 exemplos▸
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Estudante de química
Encontrar ΔH para formação de CO através de duas etapas de combustão
A reação alvo C(s) + ½O₂(g) → CO(g) não pode ser medida diretamente (o carbono tende a queimar até CO₂), mas é igual à Etapa 1 mais o inverso da Etapa 2. Inverter a Etapa 2 muda seu sinal para +283,0 kJ. Soma: −393,5 + 283,0 = −110,5 kJ, que corresponde à entalpia de formação tabulada de CO – uma resposta real e verificável.
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Técnico de laboratório
Combustão de metano através do método de entalpia de formação
Para CH₄(g) + 2O₂(g) → CO₂(g) + 2H₂O(l), ΔH = −965,1 − (−74,8) = −890,3 kJ, o conhecido calor de combustão do metano. Como O₂(g) é um elemento em seu estado padrão, seu ΔHf é 0 e sai da soma.
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Instrutor explicando a regra inversa
Por que reverter um passo inverte seu sinal
Dado: A → B ΔH = −50 kJ (libera 50 kJ)Necessário: B → A ΔH = +50 kJ (deve absorver os mesmos 50 kJ de volta)
Se formar B a partir de A libera 50 kJ, então converter B de volta em A deve absorver exatamente esses 50 kJ – a energia é conservada ao longo do caminho inverso. É por isso que a alternância reversa da calculadora simplesmente multiplica o ΔH de uma etapa por -1, em vez de recomputar qualquer coisa.
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Referência
Citar esta calculadora
APA e MLA▸
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Algumas reações são impossíveis ou impraticáveis de serem medidas diretamente em um calorímetro – o carbono queimado em um suprimento limitado de oxigênio não para de forma limpa no monóxido de carbono, por exemplo, ele continua indo para o dióxido de carbono. A lei de Hess é a ferramenta que os químicos usam para obter o ΔH de tais reações, construindo-as a partir de reações que podem ser medidas.
Entalpia é uma função de estado
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A lei de Hess decorre diretamente de um único fato: a entalpia depende apenas do estado atual de um sistema — sua composição, temperatura e pressão — e não de como ele chegou lá. Isso significa que o ΔH total para passar de um conjunto de reagentes para um conjunto de produtos é fixo, independentemente de a reação ocorrer em uma etapa ou ser construída a partir de várias etapas intermediárias. Some o ΔH de qualquer caminho entre os mesmos pontos inicial e final e você obterá sempre o mesmo total.
Combinando etapas: reversão e dimensionamento
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Para usar o método de soma passo a passo, você encontra um conjunto de reações (geralmente aquelas com valores de ΔH medidos e bem conhecidos) que podem ser somadas — após alguma manipulação — para produzir sua reação alvo. Duas manipulações são permitidas: reverter um passo (executá-lo para trás), que inverte o sinal de seu ΔH, e dimensionar um passo por um coeficiente (para corresponder à estequiometria do alvo), que dimensiona seu ΔH por esse mesmo coeficiente. Uma vez que as etapas manipuladas somam a reação alvo, seus valores de ΔH manipulados somam-se ao ΔH do alvo.
O atalho de entalpia de formação
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Em vez de procurar sempre uma cadeia de reações mensuráveis, os químicos tabularam a entalpia padrão de formação (ΔHf) para milhares de compostos - o ΔH de formação de um mol desse composto a partir de seus elementos em seus estados padrão. Como a formação de reagentes e produtos de qualquer reação a partir de elementos é em si um caminho válido da lei de Hess, ΔH para a reação geral é simplesmente a soma dos valores de ΔHf dos produtos (ponderados por seus coeficientes) menos a mesma soma para os reagentes. Este é geralmente o método mais rápido quando os dados de formação estão disponíveis para todas as espécies envolvidas.
Onde isso aparece na prática
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A lei de Hess é a base de como o conteúdo de energia é calculado para combustíveis, como a viabilidade da reação é estimada antes de realizar um experimento e como os livros didáticos derivam o ΔH de reações que seriam perigosas ou lentas de serem medidas diretamente (como combustão parcial ou reações de intermediários instáveis). É uma das primeiras ferramentas que os alunos encontram para raciocinar sobre termoquímica sem a necessidade de um calorímetro para cada reação.
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Perguntas
Perguntas frequentes
6 perguntas▸
Qual é a lei de Hess?+
A lei de Hess afirma que a variação total da entalpia de uma reação é a mesma, independentemente do caminho percorrido, porque a entalpia é uma função de estado – depende apenas dos estados inicial e final, não das etapas intermediárias. Isso permite calcular ΔH para uma reação somando os valores de ΔH de um conjunto de etapas que se combinam na mesma reação geral.
Como faço para reverter uma etapa na calculadora?+
Marque a caixa Reverter na linha dessa etapa. Reverter uma reação (realizá-la para trás) inverte o sinal de seu ΔH – se a reação direta libera 50 kJ, a reação reversa absorve 50 kJ. A calculadora aplica isso automaticamente quando você alterna para Reverso.
O que o campo multiplicador faz?+
Ele dimensiona o ΔH dessa etapa pelo fator fornecido, combinando como você multiplicaria uma equação de reação inteira (todos os coeficientes e seu ΔH) por uma constante para alinhar a estequiometria com sua reação alvo. Por exemplo, duplicar uma etapa para fornecer dois moles de um intermediário necessário também duplica a sua contribuição ΔH.
Como funciona o método da entalpia de formação?+
ΔH = ΣΔHf(produtos) − ΣΔHf(reagentes), usando a entalpia de formação padrão de cada espécie (kJ/mol) multiplicada pelo seu coeficiente na equação balanceada. Os elementos em seus estados padrão (como O₂(g) ou grafite) têm ΔHf = 0 por definição, portanto não contribuem em nada para a soma.
Quais unidades esta calculadora usa?+
Os valores de ΔH e ΔHf são inseridos e relatados em quilojoules (kJ) — ou kJ/mol para entalpias de formação, que a calculadora multiplica pelo coeficiente de cada espécie para obter sua contribuição total em kJ. Certifique-se de que todos os valores pesquisados sejam consistentes (não misturados com kcal ou J) antes de inseri-los.
O que torna uma reação exotérmica versus endotérmica?+
Uma reação é exotérmica quando seu ΔH geral é negativo – ela libera energia (geralmente na forma de calor) para o ambiente. É endotérmico quando ΔH é positivo, o que significa que absorve energia. A calculadora rotula o resultado com o que for aplicável com base no ΔH geral calculado.
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