Termoquímica

Código:

Q420

Sigla:

Q420

Áreas Científicas
Classificação	Área Científica
OFICIAL	Química

Ocorrência: 2011/2012 - 2S

Ativa?	Sim
Unidade Responsável:	Departamento de Química e Bioquímica
Curso/CE Responsável:	Mestrado em Química

Ciclos de Estudo/Cursos

Sigla	Nº de Estudantes	Plano de Estudos	Anos Curriculares	Créditos UCN	Créditos ECTS	Horas de Contacto	Horas Totais
M:Q	25	PE do Mestrado em Química	1	-	7,5	-

Língua de trabalho

Português

Objetivos

Esta disciplina versa a aplicação da Termoquímica ao estudo da Energética Molecular e outras áreas da Ciência e a aplicações práticas. Estudam-se os fundamentos das técnicas e métodos característicos de Termoquímica e de Termofísica, aplicando-se os seus resultados ao estudo de problemas químicos, como a energética de ligações químicas e a sua relação com propriedades estruturais e a reactividade de compostos químicos. São apresentados e discutidos o interesse desses dados e suas aplicações na Química, na Industria Química, em Ciências da Vida, Química Ambiental, etc.

Programa

AULAS TEÓRICAS
CAPÍTULO 1: ENTALPIA DE REACÇÃO
Introdução. Entalpias de reacção. Estados padrão e de referência. Dependência da entalpia de reacção com a temperatura- Equação de Kirchhoff; aplicações. Função de Gibbs da reacção e constante de equilíbrio. Métodos de determinação de entalpias de reacção.
Método de atribuição de incertezas.

CAPÍTULO 2: FUNDAMENTOS DE CALORIMETRIA
Calorimetria: Generalidades. Transferência de calor em calorimetria. A importância dos instrumentos de medida das propriedades relacionadas com o calor permutado.
Técnicas Calorimétricas. Calorimetria fotoacústica: fundamentos e aplicações.

CAPÍTULO 3: ASPECTOS EXPERIMENTAIS DA MEDIÇÃO DE ENERGIAS DE REACÇÃO
A escolha de um método experimental: considerações gerais. Calorimetria de combustão. Calorimetria de solução-reacção. Outros tipos de calorimetria reaccional.

CAPÍTULO 4: ENTALPIAS DE TRANSIÇÃO DE FASE: VAPORIZAÇÃO E SUBLIMAÇÃO
Importância do conhecimento de valores de entalpias de vaporização e de sublimação. Aspectos teóricos da determinação de entalpias de vaporização e de sublimação. Métodos de estimativa de entalpias de vaporização de líquidos orgânicos. Métodos de estimativa de entalpias de sublimação de sólidos orgânicos.

CAPÍTULO 5: TERMOQUÍMICA DE ALGUNS COMPOSTOS
Objectivos da Termoquímica Molecular. Termoquímica de compostos orgânicos. Termoquímica de compostos inorgânicos. Termoquímica de compostos organometálicos.

CAPÍTULO 6: ENERGIAS DE LIGAÇÃO QUÍMICA.
Ligações metal-carbono em moléculas do tipo MRn (R- radical alquilo ou arilo). Ligações metal-oxigénio. Ligações metal-enxofre. Correlações entre valores de entalpias de formação de compostos com afinidades estruturais.

CAPÍTULO 7: MÉTODOS DE ESTIMATIVA DE ENTALPIAS DE ATOMIZAÇÃO E DE FORMAÇÃO DE COMPOSTOS ORGÂNICOS
Interesse de valores energéticos em Ciência e Tecnologia. Métodos de previsão de entalpias de reacção. Termos de energias de ligação. Métodos modernos de determinação de energias de ligação. Termoquímica de alguns compostos heterocíclicos.


AULAS PRATICAS

A. Realização dos seguintes trabalhos práticos, com apresentação de um relatório individual para 4 dos trabalhos (de acordo com programação disponibilizada):

Trabalho A1:Interacções intermoleculares e desvios à Lei de Raoult em misturas de clorofórmio/acetona: estudo por cromatografia em fase gasosa

Trabalho A2:Interacções intermoleculares e desvios à Lei de Raoult em misturas de clorofórmio/acetona: estudo por refratometria

Trabalho A3: Determinação experimental da entalpia de vaporização do tolueno
por espectrofotometria UV/VIS

Trabalho A4:Determinação experimental da entalpia de decomposição do peróxido de hidrogénio, em solução aquosa, por calorimetria de solução

Trabalho A5:Estudo termodinâmico da protólise do amoníaco e de duas bases de aminoácidos (calorimetria de titulação)

Trabalho A6: Determinação do coeficiente de sensibilidade de um calorímetro diferencial de varrimento (DSC)

Trabalho A7: Aplicação da Química Computacional em estudos termoquímicos (aula de demonstração).

B. Familiarização com técnicas experimentais usadas em investigação, nomeadamente calorimetria de combustão em bomba, microcalorimetria Calvet de altas temperaturas e métodos de efusão de Knudsen.
C. Desenvolvimento de um tópico, por cada um dos estudantes, integrado num conjunto de temas propostos pela docente, no âmbito das aplicações termoquímicas.
D. Resolução de problemas
- Aplicação de propriedades termodinâmicas na resolução de problemas químicos (cálculo de parâmetros energéticos diversos com interesse em Ciência e Tecnologia).
- Energética e estrutura (avaliação de energias de ligação química e correlações entre valores de propriedades termodinâmicas de compostos e afinidades estruturais).

Bibliografia Obrigatória

W. Hemminger, G. Hohne, Calorimetry, Fundamentals and Practice, Verlag Chemie, Weinheim (1984)
J. D. Cox, G. Pilcher, Thermochemistry of Organic and Organometallic Compounds, Academic Press, London (1970)
Aécio Chagas, Termodinâmica Química, Editora da Unicamp, Universidade Estadual de Campinas, Brasil (1999)
Maria das Dores Melo da Cruz Ribeiro da Silva, Luís Manuel das Neves Belchior Faia dos Santos, José Richard Baptista Gomes, 'Notas de apoio aos Trabalhos Práticos de Termoquímica', DQFCUP (2005).

Observações Bibliográficas

Toda a bibliografia não disponível na Biblioteca do DQB poderá ser disponibilizada pela docente. Alguma bibliografia específica de assuntos a tratar, no âmbito da UC, será também disponibilizada na pasta de documentos, juntamente com outros materiais para apoio à disciplina.

Tipo de avaliação

Avaliação distribuída com exame final

Componentes de Avaliação

Descrição	Tipo	Tempo (Horas)	Peso (%)	Data Conclusão
Participação presencial (estimativa)	Participação presencial	70,00
	Total:	-	0,00

Obtenção de frequência

A frequência das aulas práticas (P),incluindo aulas de realização de trabalhos práticos laboratoriais ou a resolução de problemas, é obrigatória. Perde a frequência quem faltar a mais do que 1/4 das aulas P previstas.

Fórmula de cálculo da classificação final

Métodos de Avaliação

I - Nas aulas práticas serão realizados trabalhos práticos e relatórios individuais que conduzirão a uma classificação da componente prática da disciplina.
II- Cada aluno desenvolverá um tópico que apresentará por escrito (máximo 5 páginas A4, letra c/ tamanho 12, espaçamento 1,5) e oralmente (máximo de 10 minutos), no final do semestre.
III - Será realizado um exame escrito na data marcada pelo Conselho Pedagógico.


A classificação final na disciplina será atribuída considerando:
- uma contribuição de 40% da classificação da componente prática (ponto I);
- uma contribuição de 10% pelo desenvolvimento do tópico/tema e sua apresentação (ponto II);
- 50% do exame final (escrito e, eventualmente, oral).

A aprovação na disciplina implica a classificação mínima de 9,5 valores.