Entalpia de combustão, assim como outros tipos de entalpia (formação, neutralização, dissolução, etc.), trata-se da quantidade de energia liberada ou absorvida durante uma reação química ou fenômeno físico.
Porém, a entalpia de combustão, ou calor de combustão, deve ser definida como a quantidade ou a variação de energia (entalpia) liberada quando um mol de combustível orgânico (que apresenta, obrigatoriamente, átomos de hidrogênio ligados a carbono) reage com o comburente (gás oxigênio- O2).
Os combustíveis orgânicos mais comuns utilizados em entalpias de combustão são os hidrocarbonetos, os alcoóis, os carboidratos e os lipídeos.
CxHy + zO2 → produtos + energia (em Kcal ou KJ)
Assim, é muito comum os estudantes relacionarem a entalpia de combustão com um processo de queima, ou seja, um objeto ou líquido ardendo em chamas, como é o caso da madeira na lareira.
Entalpia de combustão da madeira liberando calor para a casa
Por ser um fenômeno exotérmico, a entalpia de combustão sempre apresenta uma variação de entalpia menor que zero:
ΔH < 0
Como a variação de entalpia é dada pela diferença entre a entalpia dos produtos e a entalpia dos reagentes, podemos afirmar que, na entalpia de combustão, a entalpia dos reagentes é sempre maior que a entalpia dos produtos, pois:
ΔH < 0
Hp-Hr < 0
Hp < Hr
Vejamos agora alguns exemplos com formas de identificar esse tipo de entalpia, além da avaliação do ΔH:
a) Combustão completa
Há uma entalpia de combustão completa quando a substância combustível (substâncias orgânicas, por exemplo, hidrocarbonetos, alcoóis, cetonas, etc.), ao reagir com o comburente, forma necessariamente dióxido de carbono (CO2) e água (H2O).
A equação química que representa uma entalpia de combustão completa tem o seguinte padrão:
CxHy + zO2 → xCO2 + yH2O
Ou
CxHyOw + zO2 → xCO2 + yH2O
1º Exemplo: Entalpia de combustão completa da gasolina (C8H18)
C8H18 + 25/2 O2 → 8 CO2 + 9 H2O
A equação química balanceada da combustão completa da gasolina demonstra que foram gerados 8 mol de dióxido de carbono e 9 mol de água, além de haver liberação de certa quantidade de energia, já que o seu ΔH é menor do que 0.
Exemplo 2: Entalpia de combustão completa do etanol (C2H6O)
C2H6O + 3 O2 → 2 CO2 + 3 H2O
Pela equação química balanceada da combustão completa do etanol, observa-se que foram gerados 2 mol de dióxido de carbono e 3 mol de água, além de ter sido liberada certa quantidade de energia, já que o seu ΔH é menor do que 0.
b) Combustão incompleta
Ocorre uma entalpia de combustão incompleta quando a substância combustível (substâncias orgânicas, por exemplo, hidrocarbonetos, alcoóis, cetonas, etc.), ao reagir com o comburente, forma necessariamente monóxido de carbono (CO) e água (H2O).
A equação química que representa uma entalpia de combustão completa tem o seguinte padrão:
CxHy + zO2 → xCO + yH2O
Ou
CxHyOw + zO2 → xCO + yH2O
1º Exemplo: Entalpia de combustão incompleta do gás acetileno (C2H2)
C2H2+ 3/2 O2 → 2 CO + 1 H2O
Percebe-se, pela equação química balanceada da combustão incompleta do gás acetileno, que foram gerados 2 mol de monóxido de carbono e 1 mol de água, além de haver liberação de certa quantidade de energia, já que o seu ΔH é menor do que 0.
2º Exemplo: Entalpia de combustão incompleta da acetona (C3H6O)
C3H6O + 5/2 O2 → 3 CO + 3 H2O
A equação química balanceada da combustão incompleta da acetona demonstra que foram gerados 3 mol de monóxido de carbono e água, além de haver a liberação de certa quantidade de energia, já que o seu ΔH é menor do que 0.
c) Combustão envolvendo substâncias simples
São entalpias de combustão em que, além do gás oxigênio (o comburente), o combustível também é uma substância simples. Nesse caso, diferentemente da combustão completa e da incompleta, há a formação de um único produto.
Alguns exemplos desse tipo de entalpia de combustão são:
1º Exemplo: Combustão do gás hidrogênio
H2 + ½O2 → H2O
Por meio da equação química balanceada da combustão do gás hidrogênio, podemos perceber que foi gerado apenas um mol de água, e houve a liberação de certa quantidade de energia, já que o seu ΔH é menor do que 0.
2º Exemplo: Combustão do carbono
C + O2 → CO2
Conforme essa equação química balanceada da combustão do carbono, verifica-se que foi gerado apenas um mol de dióxido de carbono, como também houve liberação de certa quantidade de energia, já que o seu ΔH é menor do que 0.