REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA UNIVERSIDAD DEL ZULIA FACULT FACULTAD EXPERIMENTAL EXPERI MENTAL DE CIENCIAS CIENC IAS DIVISIÓN DE ESTUDIOS BÁSICOS SECTORIALES DEPARTAMENTO DE QUÍMICA
CALOR DE NEUTRALIZACION NEUTRALIZACION
Presenta! "!r# Br$ Os%ar P!rt&''! C$I$# ()$*+($,))
Mara%a&-!. /0n&! e ()12
RESUMEN La s&30&ente "r4%t&%a se rea'&56 %!n e' !-/et&7! e eter8&nar e' %a'!r e ne0tra'&5a%&6n e &st&ntas rea%%&!nes 4%&!9-ase 8e&ante e' 0s! e 0n %a'!r:8etr! a&a-4t&%!. a "res&6n %!nstante$ Las rea%%&!nes se ;&%&er!n entre '!s "ares e 4%&!s < -ases =-&'es %!rres"!n&entes a >C' 1M < NaO> 1M? >NO, 1M < NaO> 1M? >C' 1M < N>@O> 1M? C>,COO> < NaO>? C> ,COO> < N>@O>$ L!s res0'ta!s e 'a enta'":a e ne0tra'&5a%&6n !-ten&!s "ara %aa 0n! e '!s "ares 0er!n# 91+1*1.2 %a'8!'? 91(@@.2 %a'8!'? 91@,@.2 %a'8!'? 91@, %a'8!'? 91@@.2 %a'8!'. res"e%t&7a8ente$ Est!s at!s se %!8"arar!n %!n '!s 7a'!res te6r&%!s e 1,+*) %a'8!' "ara 'as rea%%&!nes e 4%&!s < -ases 0ertes < 1,,,) %a'8!' "ara 'as e 4%&!s < -ases =-&'es. < se n!t6 0e n&n30n! %!&n%&&6 %!n '! re"!rta! en 'a '&terat0ra ! n! se a%er%ar!n '! s0&%&ente$ Este n!ta-'e err!r "0! e-erse a 0e n! se 8&&6 'a %a"a%&a %a'!r:&%a e' %a'!r:8etr!. s&n! 0e se t!86 e' 7a'!r e "r4%t&%as "asaas ! a 0e 'as s!'0%&!nes n! 0er!n "re"araas %!rre%ta8ente$ Ca-e esta%ar ta8-&=n 0e e' "r!%es! e ne0tra'&5a%&6n es e!t=r8&%! < est! se &n&%a %!n e' s&3n! ne3at&7! e %aa 0n! e '!s 7a'!res$
INTRODUCCIÓN S7ante Arr;en&0s "r!"0s! en 1**@ e' %!n%e"t! e 4%&! < -ase 0e ;!< en :a s&30e "re7a'e%&en!. a0n0e %!n a'30nas 8e/!ras. en e' 48-&t! %&ent:&%!$ Arr;en&0s !-ser76 0e %0an! e' 4%&! %'!r;:r&%! >C' se &s0e'7e en a30a s0s 8!'=%0'as se &s!%&an e 'a s&30&ente !r8a# >C' G
>HaJ H C'9aJ
Est! '! ''e76 a e&n&r e' %ar4%ter 4%&! e 0na s0stan%&a %!8! a0e''a %!n 'a %a"a%&a e ar &!nes >H en s!'0%&6n a%0!sa. a&r8an! as: 0e 0n 4%&! es 0n %!8"0est! 0e en &s!'0%&6n a%0!sa "r!0%e "r!t!nes < 0na -ase es a0e''a 0e en 8e&! a%0!s! se &s!%&a !nan! &!nes ;&r!&'!$ M4s tare. en 1(,. K!;annes BrGnste < T$M$ L!r< -0s%ar!n 0na e&n&%&6n 84s 3enera' "ara este en68en! < "r!"0s&er!n 0e '!s 4%&!s eran
s0stan%&as %a"a%es e !nar "r!t!nes a !tra 8!'=%0'a < 'as -ases. e a%e"tar'!s ! 0&tar'!s$ P!ster&!r8ente. e' 0:8&%! esta!0n&ense &'-ert Net!n Le&s "!st0'6 en 1,* 0e 'as rea%%&!nes 4%&!9-ase n! s!'! se -asan en 'a transeren%&a "r!t6n&%a. s&n! 0e en estas se !r8a 0n en'a%e %!7a'ente at&7!$ Ten&en! estas e&n&%&!nes en %0enta. se "0ee e%&r 0e %0an! 0n 4%&! rea%%&!na %!n 0na -ase !%0rre 0na rea%%&6n e ne0tra'&5a%&6n en !ne e' 4%&! 'e !na "r!t!nes a 'a -ase < esta a s0 7e5 '!s a%e"ta. !r8an! as: 0na sa' < 0n %!8"0est! ne0tr! >(OJ$1 Este t&"! e rea%%&6n '&-era 0na %ant&a %!ns&era-'e e %a'!r < 'a 8e&a e este se ;a%e a "art&r e '!s 7a'!res e enta'":a e !r8a%&6n e >(O < e '!s &!nes >,OH < O>9$ Ent!n%es. e' %a'!r 8!'ar e ne0tra'&5a%&6n se e&ne %!8! e' %a'!r "r!0%&! %0an! 0n e0&7a'ente 8!' e 4%&! es ne0tra'&5a! "!r 0na -ase$ Este t&ene 0n 7a'!r a"r!&8aa8ente %!nstante en 'as rea%%&!nes e 4%&!s < -ases 0ertes e-&! a 0e en t!!s '!s %as!s se !-t&ene %!8! "r!0%t! a30a( < se "0ee e"resar e 'a s&30&ente 8anera#
∆ H neutralizacion
=
Qrx n
1J
D!ne Qr es e' Ca'!r e 'a rea%%&6n. 8e&! "!r %a'!r&8etr:a. < n es e' n8er! e 8!'es e' rea%t&7! '&8&tante$ Ca-e a%!tar 0e este en68en! n! es &30a' "ara '!s "ares 0ertes9=-&'es. e-&! a 0e "arte e' %a'!r 3enera! en 'a ne0tra'&5a%&6n se e8"'ea en 'a &s!%&a%&6n e' 4%&! ! -ase =-&'. "!r '! 0e es 8en!r a' e 'as rea%%&!nes e 4%&!s < -ases 0ertes$, L!s %a'!res e ne0tra'&5a%&6n "0een eter8&narse "!r 8e&as %a'!r&8=tr&%as &re%tas en 0na ser&e e &s!'0%&!nes e %!n%entra%&!nes e&n&as. a08entan! "r!3res&7a8ente 'a &'0%&6n < etra"!'a! a &'0%&6n &n&n&ta$@
En esta "r4%t&%a se eter8&nar4 'a enta'":a e ne0tra'&5a%&6n en &st&ntas rea%%&!nes 4%&!9-ase < e' %!8"!rta8&ent! e s&ste8as 4%&! 0erte H -ase 0erte. 4%&! 0erte H -ase =-&'. 4%&! =-&' H -ase 0erte. 4%&! =-&' H -ase =-&'$
PARTE EXPERIMENTAL Se 7ert&6 en e' %a'!r:8etr! 2) 8L e 0na s!'0%&6n e >C' 1M. 8e&!s en 0n %&'&nr! 3ra0a! "ara eter8&nar s0 te8"erat0ra en e' %a'!r:8etr! (+CJ$ Para'e'a8ente. se 8&&6 en !tr! %&'&nr! 3ra0a! 2) 8L e 0na s!'0%&6n e NaO> 1M (+CJ < se %!'!%6 /0nt! a' %a'!r:8etr! "ara es"erar 0e a8-as s!'0%&!nes ''e3aran a 'a 8&s8a te8"erat0ra$ C0an! estas se &30a'ar!n. se a3re36 r4"&a8ente 'a s!'0%&6n a'%a'&na a' 4%&!. se ta"6 e' %a'!r:8etr!. "ara es"0=s a3&tar 'a s!'0%&6n < 8e&r 'a te8"erat0ra &na' Te ,1CJ$ P!r 't&8!. se re"&t&6 e' e"er&8ent! es%r&t! anter&!r8ente 0t&'&5an! '!s s&30&entes "ares e s!'0%&!nes a 1 M %aa 0na# a >C' < NaO> TJ? >NO, < NaO> TJ? >C' < N> @O> TJ? C>,COO> < NaO> TJ? C>,COO> < N>@O> TJ < &%;as te8"erat0ras &na'es "ara est!s !s "ares 0e e ,(.2C en a8-!s %as!s$
RESULTADOS Y DISCUSIÓN La %a"a%&a %a'!r:&%a e' %a'!r:8etr! 0e eter8&naa en e"er&en%&as "asaas. s&en! esta e 1.2* %a'C$ L!s %a'!res e ne0tra'&5a%&6n "0een ser eter8&na!s a tra7=s e 8e&%&!nes %a'!r&8=tr&%as &re%tas. a "art&r e %4'%0'!s en ser&e ee%t0a!s s!-re s!'0%&!nes e %!n%entra%&!nes &n&tas 0e "r!3res&7a8ente se 7an &'0
Tabla 1. Volúmenes !em"e#a!$#as %e "a#es %e &'(%o)base 'alo# mola# %e ne$!#al(*a'(+n ,&'(%o -$e#!e base -$e#!e/ Sol$'(ones ,A'(%o0ase/
VA' Va ,mL ,mL/ /
TA ,2C/
T ,2C/
1
>C'0 N>@O>
2)
(+
(
7
>C'0 NaO>
@)
(+
(+
@)
(2
(2
@)
(2.2
(2.2
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8 >NO,0 NaO> 9 :
C>,COO>0 NaO> C>,COO>0 N>@O>
T( ,3C/ ,"#om / (+.2 (+ (2 (2.2 (,.2
Te ,2C/
45Ne$! 45Ne$! ,6'al0mol ,'al0mol/ /
,(.2
91@,@.2
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,)
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,1.2
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,)
91@@.2
91@.@
En 'a '&terat0ra se en%0entra es"e%&&%a! 0e e' %a'!r 8!'ar e ne0tra'&5a%&6n "ara rea%%&!nes e 4%&!s 0ertes < -ases 0ertes es "r4%t&%a8ente %!nstante %0an! 1 8!' e a30a se !r8a en 'a rea%%&6n$ Est! se "0ee e"'&%ar 8e&ante e' ;e%;! e 0e '!s 4%&!s < 'as -ases 0ertes se &s!%&an "!r %!8"'et! en s0s res"e%t&7!s &!nes %0an! se en%0entran en s!'0%&6n a%0!sa '! s0&%&ente8ente &'0&a$, >C' a%J H >(O 'J >,OH H C'9
a%J
NaO> H >(O NaH H O>9 >C'a%J H NaO>a%J NaC'a%J H >(O'J En estas rea%%&!nes se e7&en%&a %!8! '!s &!nes e' >C' < e NaO> se &s!%&an "!r %!8"'et! en 0na s!'0%&6n &'0&a$ '0e3!. a' ;a%er rea%%&!nar a8-!s. se !-t&ene en 'a ne0tra'&5a%&6n 0na s!'0%&6n s!'! %!n '!s &!nes NaH. C' 9 < a30a$ L! 8&s8! s0%ee en e' "ar e s!'0%&6n 0erte90erte e >NO, < NaO># >NO, H NaO> NaNO, H >(O
S&n e8-ar3!. '!s at!s re"!rta!s en 'a Ta-'a 1 "ara '!s "ares 0ertes >C' ; NaO> < >NO, ; NaO> n! s!n %!nstantes. s&n! 0e ;a< 0na &eren%&a %!ns&era-'e? est!s 7a'!res s!n 91+1*1.2 %a'8!' < 91(@@.2 %a'8!'. res"e%t&7a8ente$ Esta &eren%&a se "0! e-er a 0n err!r a' 8!8ent! e "re"arar 'as s!'0%&!nes.
,COO> < NaO>J. se e-e a%'arar 0e "!r %aa &6n >H "r!7en&ente e' C>,COO> 0e se ne0tra'&%e %!n 0n &6n O>9. 84s C>,COO> se &!n&5ar4 en >H < C>,COO9 ;asta 0e 'a ne0tra'&5a%&6n sea %!8"'eta? esta &!n&5a%&6n e' C>,COO> re0&ere %a'!r. 0e se !-t&ene a e"ensas e' %a'!r 0e se esarr!''a en 'a !r8a%&6n e >(O$, En !tras "a'a-ras. "ara 0e !%0rra 'a &s!%&a%&6n %!8"'eta e' 4%&! =-&' en 'a rea%%&6n e ne0tra'&5a%&6n. se ne%es&ta 84s %a'!r 0e s& este 0era 0n 4%&! 0erte$ Este "r&n%&"&! se a"'&%a e 'a 8&s8a 8anera "ara '!s "ares 4%&! 0erte %!n -ase =-&' >C' < N>@O>J < 4%&! =-&' %!n -ase =-&' C>,COO> < N>@O>J$ Las rea%%&!nes "ara este %as! s!n# C>,COO> H NaO> C>,COONa H >(O C>,COO> H N>@O> C>,COON>@ H >(O >C' H N>@O> >(O H N>@C'
P!r 't&8!. en 'a Ta-'a ( se t!8ar!n '!s 7a'!res "r!8e&! e '!s !-ten&!s "ara '!s "ares =-&'90erte < 0erte90erte e"resa!s en 'a Ta-'a 1J e 1@.@@ %a'8!' < 1@.,1@ %a'8!' < se %!8"arar!n %!n '!s ta-0'a!s e 1,.,,) %a'8!' < 1,.+*) %a'8!'. res"e%t&7a8ente$ E' err!r a-s!'0t! !-ten&! 0e e 91.@1@ < 9).+,@. a%!8"aa! "!r e' "!r%enta/e e err!r re'at&7! e .+ < @.@( . e' %0a' re'e/a 0n :n&%e e err!r a't! "ara '!s "ares =-&'es90ertes < 0n! n! tan a't! "ara '!s "ares 0ertes90ertes < &eren%&as s&3n&&%at&7as entre '!s 7a'!res te6r&%!s < e"er&8enta'es$
Tabla 7. Da!os es!a%
´ X
Calo# %e ne$!#al(*a'(+n %e &'(%os ) bases -$e#!es X Te+ ,45Ne$!/ EAbs E= 45Ne$! 1@.,1@ 1,.+*) 9).+,@ Calo# %e ne$!#al(*a'(+n %e &'(%os bases %?b(les X Te+ ,45Ne$!/ EAbs 45 1@.@@ 1,.,,) 91.@1@
> E# @.@( > E# .+
CONCLUSIONES Bas4n!se en '!s at!s !-ten&!s < %!8"ar4n!'!s %!n '!s re"!rta!s en 'a '&terat0ra 1,+*) %a'8!' "ara '!s "ares 0erte90erte < 1,,,) %a'8!' "ara '!s "ares 0erte9 =-&'J. se "0ee &ner&r 0e ;0-! 0n "!r%enta/e e err!r 80< a't!$ C!8! 0e es"e%&&%a! antes. est! "0! e-erse a 0e se t!86 e' 7a'!r e 'a %a"a%&a %a'!r:&%a e' %a'!r:8etr! %a'%0'a! en e"er&en%&as "re7&as < se %ree 0e en 'a "resente "r4%t&%a este %a8-&6 -r0s%a8ente
RE@ERENCIAS ILIORB@ICAS 1$ Cana'es. M$ >ern4ne5. T$ Mera5. S$ Pea'!sa. I$ 1. F&s&%!0:8&%a. V!'08en 1$ E&t!r&a' UNAM$ Esta! e M=&%!. M=&%!$ P43$# 1+$ ($ ;tt"s#$a%ae8&a$e01)(((@)La-!rat!r&!WeW&s&%!W%a'!rWeWne0tra'&5a%& C,B,n ,$ ;tt"#($0%a$es3r0"9&n7est%!rr!s&!n&nte3ra!P$" @$ >!03en? ats!n? Ra3at5. ())+. Pr&n%&"&!s e '!s "r!%es!s 0:8&%!s. e&t!r&a' re7ert=. Bar%e'!na9 Es"aa. P43s$# ,(9,,)$
ANEXOS 1. C&l'$lo e="e#(men!al %e la en!al"
Ca'!r e ne0tra'&5a%&6n "ara >CL H NaO>#
M NaOH =1 M V NaOH =40 ml × mol NaOH =1
−19,58 ΔH =
)
1 L 1000 ml
= 0,04 L
mol × 0,04 L=0,04 mol L
Cal ( 32,5 −26 ) ℃− 80 g × 1 Cal ( 32,5 −26 )℃ ° C g ° C Cal =−16181,75 mol 0,04 mol
Ca'!r e ne0tra'&5a%&6n "ara >C' ; N>@O>#
M NH 4 OH =1 M V NH 4 OH =50 ml × mol NH 4 OH =1
−19,58 ΔH =
)
1000 ml
= 0,05 L
mol × 0,05 L=0,05 mol L
Cal Cal ( 32,5 −26,5 ) ℃ −100 g × 1 ( 32,5−26,5 ) ℃ ° C g °C Cal =−14349,5 0,05 mol mol
Ca'!r e ne0tra'&5a%&6n "ara >NO, H NaO>#
−19,58 ΔH =
1 L
Cal ( 30 −25 ) ℃−80 g × 1 Cal (30 −25 )℃ ° C g ° C Cal =−12447,5 0,04 mol mol
)
Ca'!r e ne0tra'&5a%&6n "ara C>,COO> H NaO>#
−19,58 ΔH =
)
Ca'!r e ne0tra'&5a%&6n "ara C>,COO> H N>@O>#
−19,58 ΔH =
Cal ( 31,5 −25,5 ) ℃ −80 g × 1 Cal (31,5− 25,5) ℃ ° C g ° C Cal =−14937 0,04 mol mol
Cal ( 30 −23,75 ) ℃ −100 g × 1 Cal ( 30−23,75 ) ℃ ° C g °C Cal =−14947,5 0,05 mol mol