Entalpia de combustão

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.

C_xH_y + 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:

C_xH_y + zO₂ → xCO₂ + yH₂O

Ou

C_xH_yO_w + 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:

C_xH_y + zO₂ → xCO + yH₂O

Ou

C_xH_yO_w + 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.