2.2 : Entalpia e Calor de Reação

A combustão, comumente conhecida como queima, é uma reação na qual uma substância reage com um agente oxidante, que na maioria dos casos é o oxigênio molecular, para liberar energia na forma de calor, luz ou som. O calor de combustão também é conhecido como entalpia de combustão. A energia liberada quando um mol de uma substância sofre combustão completa a pressão constante é chamada de calor molar de combustão. As reações de combustão são exotérmicas; isto é, eles liberam energia e sua convenção de sinal ΔH é negativa.

Em 1772, o químico francês Antoine Lavoisier descobriu que os produtos da queima do enxofre pesavam mais que a massa inicial do reagente. Ele postulou que o enxofre se combinava com o ar, resultando no aumento do peso. Mais tarde, a descoberta do "oxigênio" por Joseph Priestley em 1774, como um componente do ar, levou Lavoisier a acreditar que o enxofre se combinava com o oxigênio do ar, levando a um aumento em sua massa. Ele concluiu que combustão significa combinação com oxigênio. Em outras palavras, o enxofre sofreu combustão.

Exemplos de reações de combustão incluem a queima de combustíveis de hidrocarbonetos, como gás natural e carvão. No caso de reações de combustão envolvendo hidrocarbonetos, a quantidade de energia liberada varia dependendo do tipo de combustível em combustão.

Por exemplo, a combustão do gás natural, metano (CH₄), dada pela reação:

gera menos energia térmica que a do butano (C₄H₁₀), dada pela reação:

Assim, o número de moléculas de oxigênio necessárias para queimar o hidrocarboneto e o número de moléculas de cada produto formado dependem da composição do hidrocarboneto.

O calor de combustão governa a estabilidade relativa de hidrocarbonetos ramificados com a mesma fórmula molecular. A diferença na estrutura surge devido aos grupos metil ligados em diferentes posições ao longo da cadeia de hidrocarbonetos. A quantidade de energia térmica liberada diminui com o aumento da ramificação, onde o altamente ramificado 2,2-dimetil-hexano gera baixa energia em comparação com o octano. Portanto, o octano não ramificado é menos estável do que sua contraparte ramificada.