Universidad Andrés Bello Facultad de Ecología y Recursos Naturales Departamento de Ciencias Químicas Físico Química I Irma Fuentes !
DETERMINACION DE UN CALOR DE NEUTRALIZACION
Caniuqueo
Integrantes: Vicente Rodríguez
Pablo
Diego Molina
Introducción En una reacción, se pueden romper enlaces o se pueden formar nuevos Para que se rompan enlaces! el sistema absorbe energía desde su entorno " al formarse nuevos enlaces! el sistema libera energía #acia el entorno entorno $i el sistema absorbe energía durante una reacción, estamos en presencia de una reacción endot%rmica! por el contrario, si el sistema libera energía, estamos en presencia de una reacción e&ot%rmica e&ot%rmica El calor liberado o absorbido por una reacción durante una reacción a presión constante es igual al cambio de entalpía de una reacción '()r*! lo que es igual a+ qr ()r -) 'productos* . -)'reactantes*
'/*
Como la entalpía es una función de estado, ()r es igual a la suma de los cambios de entalpías de las etapas! o sea+ ()r -i()i 0sí, podemos conocer las ()r de cada reacción " por consiguiente, las reacciones inversas! con tan sólo cambiar el signo del valor que se tenga para cada etapa o para la reacción general dependiendo sea el caso )Cl'ac*
1
2a3)'ac* 4 2aCl'ac* 1 )53'l* '6* 2a3)'s* 1 )53'l* 4 2a3)'ac* '7* )Cl'ac* 1 2a3)'s* 4 2aCl'ac* 1 )53'l* '9*
()2 ()dis ()82
()2 Variación de entalpia en la neutralización de )Cl'ac* con 2a3)'ac* ()dis Variación de entalpía en la disolución de 2a3)'s* ()82 Variación Variación de entalpía entalpía en la neutraliza neutralización ción de )Cl'ac* )Cl'ac* con 2a3)'s* Entonces, podemos por e:emplo conocer el valor de ()2 con+ ()2 ();2 . ()dis '<* =undamentados en la primera le" de la termodin>mica que enuncia que el cambio de energía interna '?* de un sistema adiab>tico 'sin p%rdida de Calor 'q** es cero! se puede utilizar el m%todo de mezclas para para obte obtene nerr e&pe e&peri rime ment ntal alme ment nte e la enta entalp lpía ía de una una reac reacci ción ón " asum asumie iend ndo o que que el siste sistema ma est% est% rode rodead ado o por por pare parede dess rígi rígida das! s! no e&istir> traba:o, entonces+
(? (q 1 (@! " como (@ A B sólo (q necesitar> ser evaluado en la determinación de la ()r! siendo a#ora, (q ()r
El calor cedido por una sustancia dentro del sistema, ser> absorbido por otra dentro del mismo sistema! o sea+ q cedido 1 q absorbido A
'*
3tra denición de Calor! es q mC p'(*
'*
Donde m es la masa de la sustancia, C p la capacidad calórica de la sustancia a presión constante " ( el cambio de temperatura que e&perimenta la sustancia debido al intercambio de calor producido en el sistema Para proceder a determinar la entalpía! necesitamos que el sistema sea adiab>tico " para tal efecto, se usa un calorímetro! el cual es un recipiente que no permite el intercambio de energía calórica entre el sistema " el medio " adem>s posee paredes rígidas '(@ A* Como el calorímetro tambi%n puede absorber o ceder calor segFn sea el caso e&perimental! tambi%n debe estar en el balance calorim%trico+ q cedido 1 q absorbido 1 q calorímetro A '* omando omando en cuenta '* " reemplazando en '* " teniendo en cuenta que+ q calorímetro ccalmcal'(* G'(*! donde c cal es el calor especíco del calorímetro el cual es desconocido, m cal la masa del calorímetro " donde G, llamada constante del calorímetro, reemplaza ambos valores como lo muestra la ecuación! obtenemos la siguiente e&presión para determinar G+ mcedCp ced'(*ced 1 mabsCp abs'(*abs 1 G'(*cal A 'V* 'V* Posteriormente! utilizando estos fundamentos, es posible encontrar las entalpías de las reacciones '6*, '7* " '9* con la constante de calorí calorímet metro ro obteni obtenida da " el balanc balance e colori colorim%t m%trico rico corre correspo spondi ndient ente, e, adem>s por supuesto, obteniendo los datos necesarios a trav%s del trab traba: a:o o e&pe e&peri rime ment ntal al!! como como lo son son las las masa masass de las las sust sustan anci cias as involucradas " los ( respectivos
Objetivos •
•
0plicar el m%todo de mezclas para conocer la constante de un calorímetro " encontrar las ()r de las reacciones concernientes en este pr>ctico Deter Determin minar ar el calor calor de neutra neutraliz lizaci ación ón median mediante te calori calorimet metría ría directa, e indirecta aplicando He" de )ess
Materiales • • • • • • • • • • • • • • • •
/ balanza analítica / balanza digital o granataria / Calorímetro con tapa / termómetro / vaso precipitado precipitado / probeta / vidrio relo: / esp>tula / agitador magn%tico con calefacción / magneto 'pescadito* $olución de )Cl /M $olución de )Cl A9M $olución de 2a3) /M 2a3)'s* 0gua caliente 'apro& /AIC m>s que el agua a I ambiente* 0gua fría 'apro& /AIC menos que el agua a I ambiente*
Parte Experimental ) del calorímetro: $e mide un a. Determinación de la constante (K cal cal volumen de 9Aml ' M1* de agua destilada " se vierte dentro del calo calorí ríme metr tro, o, se regi registr stra a su temp temper erat atur ura a dent dentro ro de este este ' T1* Huego, se mide nuevamente un volumen de 9Aml ' M2*, que se
vierte en un vaso de precipitado " se calienta en la planc#a calefactora, #asta sta 99JC apro&imadamente, se mide la temperatura de este fuera del calorímetro ' T2* $e agrega el agua caliente al calorímetro, que contiene el agua fría, agitando para #omogenizar la disolución " se registra la temperatura cada 6A segundos, segundos, durante durante 9 minutos, minutos, para determi determinar nar la temperatur temperatura a nal de equilibrio del proceso ' Ta*
b. Determinación de ΔHN en forma directa: $e miden 9Aml ' M!* de
)Cl '/M* " se introducen en el calorímetro $e espera un par de minu minuto tos, s, para para que que se alca alcanc nce e el equi equili libr brio io t%rm t%rmic ico o entr entre e el calorímetro " el >cido $e registra la temperatura del )Cl ' T!*0 continuación, se miden 9Aml ' M"* de 2a3) '/M* " se registra su temperatura ' T"*, para luego adicionarlo al calorímetro, sobre la solución solución de )Cl $e agita la mezcla " se registra registra la temperatur temperatura a cada cada 6A segu segund ndos os,, dura durant nte e 9 minu minuto tos, s, para ara dete deterrmina minarr la temperatura nal de equilibrio del proceso'Tb*
c. Determinación de ΔH’ N: $e miden /AAml de )Cl '/M* ' M#* " se
espera a que alcance el equilibrio t%rmico con el calorímetro para registrar la temperatura del )Cl ' T#* Huego, se masan 5g de 2a3) 'M$*, para neutralizar el >cido " se agregan al calorímetro $e registra la temperatura cada 6A segundos, durante 9 minutos, para para lueg luego o dete determ rmin inar ar la temp temper erat atur ura a nal nal de equi equili libr brio io del del proceso 'Tc*
Determina inació ción n del ΔHdis: $e miden /AAml de agua ' M%* " se d. Determ
vierten en el calorímetro $e espera a que alcancen el equilibrio t%rmico " se registra la temperatura ' T$* $e agregan 5g de 2a3) 'M&*, " se dete deterrmina mina la temp temper erat atur ura a nal nal de equi equili libr brio io del del
proceso 'Td*, registrando la temperatura del sistema cada 6A segundos, durante 9 minutos
'esultados Tabla nº 1: temperaturas registradas Temperatura ()*+
5A,6 7K,L 65,6 /,7 /,7 5<,6 /,9 5/,L
T1 T2 T! T" T# T$ T% T&
Tabla nº 2: masas de reactiovs 'eactivo ,gua r-a ,gua caliente aO/ (l+ /*l (l+ aO/ (s+1 aO/ (s+2
Masa (g+
9A,59 g 7K,A7 g /,KLg 9A,A g /,KLg 5,AA g
a+ 0etermina 0eterminación ción de la constante constante del calor-met calor-metro ro cal cal : Tabla nº 3: variación Tº eqilibro a!a fria"caliente en calorímetro Tiempo Temperatur (s+ a (*+
A 6A
66,A 65,9 65,9 65,7 65,7
/9A /LA 5/A 57A
65,6 65,6 65,6 656
Balance calorimétrico: 3 4ced 5 4abs 3 *p /2O caliente M (T! 6 T1+
( T! 6 T1+5 *p /2O ria M /2O ria ( T! 6 T2 + 7 cal cal
/2O caliente
cal 3*p/2O ria cal 5 8 3*p ria M/2O ria ( T! 6 T2 + 9 6 8 *p /2O caliente M/2O caliente ( T! 6 T1+ 9 (T! 6 T1+
Gcal NO7K,A7 g & /calgG & '65,6 JC . 7K,L JC*Q.N9A,59 g & /calgG & '65,6 JC . 5A,6JC*Q '65,6 JC . 5A,6 JC* cal 5 21! cal; b+ 0etermina 0eterminación ción de
iempo emperatura emperatura 's* 'IC* 9 59< /A 59< /9 59< 5A 59L /9 59L 6A 59<
57A 5A 6AA 6
59/ 59/ 59 59
Balance calorimétrico: = 5 3 8 cal cal( T$ 6 T"+ 7 *p/*l M/*l (T$ 6 T"+ 7 *paO/ MaO/ (T$ 6 T#+ 9
S2 O N5/,6 calG & '5<,6 JC . /,7 JC* 1 / calgG & 9A,A g & ' 5<,6JC . /,7 JC* 1 / calgG & /,KL g & '5<,6 JC . /,7 JC*Q = 5 3 $#2&1# cal
()2 O<95,L/9 cal A,A9 mol #$! cal;mol c+ 0eterm 0etermina inació ción n del
iempo emperatura emperatura 's* 'JC* A 5A5 6A 656
=dis5 3 8 cal cal ( T& 6 T%+ 7 *paO/ MaO/ (T& 6 T%+ 7 *p/2O M/2O (T& 6 T%+ 9 =dis5 O N5/,6 calG & '5/,L JC . /,9 JC* 1 / calgG & /,KL g & ' 5/,LJC
. /,9 JC* 1
/ calgG & /AA,77 g & '5/,L JC . /,9 JC*Q
=dis5 3#!1??$ cal ># mol $!??2 cal;mol d+ 0etermina 0eterminación ción de
iempo emperatura emperatura 's* 'JC* A 5A5 6A 656 6 T?+ 7 MaO/ *paO/ ( T1> 6 T?+ 7 M/*l *p/*l ( T1> 6 T?+ 9
S2 O N5/,6 calG & '5 JC . / JC* 1 / calgG & 5,AA g & '5 JC . / JC* 1 / calgG & /AA,96 g & '5 JC . / JC*Q =@ 5 312!&! cal
()S2 O/56L,6 cal A,A9 mol
()2 O57<< calmol . 'O/A<6K,K5 calmol* & cal;mol
0iscusión $egFn nuestros resul sultados los valores obtenidos para ()2 calc calcul ulad ados os de mane manera ra dir directa ecta e indi indire rect cta a son son O/6A O/6A< <6 6 cal calmo moll " O/7/5<AL calmol respectivamente Valores que se ale:an un poco entre sí, siendo que supuestamente deberían #aber sido iguales Ha dife diferrenci encia a entr entre e ambo amboss valor alores es se deb debe, a que com como en todo todo e&perimento, nunca las condiciones de traba:o e&perimentales son del todo precisas, precisas, siempre siempre #a" manipulación manipulación de nuestra nuestra parte lo que causa la Tuctuación entre los valores obtenidos por el m%todo directo e indirecto indirecto 0dem>s 0dem>s se debe destacar que las muestras muestras utilizadas utilizadas en ambos m%todos son las mismas por lo tanto se debería esperar que este este valo valorr no tuvi tuvier era a vari variac ació ión n por por lo que que se evid eviden enci cia a que que la diferencia entre ambos calores de neutralización se asocian solo a err errores ores e&per &perim imen enta tale less " de mani manipu pula laci ción ón En el pr>c pr>cti tico co el calorímetro utilizado es propenso a sufrir fugas, quiz>s no considerables, pero esto puede causar p%rdidas de calor de todas formas, porque debe ser constantemente utilizado por nosotros 0 pesar de la variación entre ambos datos, segFn la bibliografía el valor del calor de neutralización es de O9<5 GUmol, realizando la conv conver ersió sión n de este este valo valorr a calo calorí rías as nos nos da O/67 O/676/ 6/9 9 cal calmo mol l Has Has diferencias como "a se di:o anteriormente, las vamos a asociar a las p%rdidas de calor del calorímetro, que es lo que consideramos m>s sensato
*onclusión. Determinamos los calores de neutralización de un >cido fuerte con una base fuerte en disolución Mediante una determinación directa " otra indirecta utilizando la le" de )ess 0mbos resultados variaron en /A7KL calmol, lo que consideramos un valor no mu" alto debido a que traba:amos con un calorímetro no del todo adiab>tico, lo que pudo pudo #abe #aberr prov provoc ocad ado o ma"o ma"orres p%rd p%rdid idas as de calo calorr 0unq 0unque ue estos estos resultados no se ale:an en muc#as unidades del valor bibliogr>co que es O/676/9 calmol por lo que consideramos que pese a todo el trab traba: a:o o fue fue sati satisf sfac acto tori rio o a pesa pesarr de las las cond condic icio ione ness en las las que que traba:amos
Dibliogra-a •
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Ra"mond C#ang '5AAA* ?MC0 ?MC0 Editorial Mc Wra@ )ill g 5/9 Hevine, Hevine, 2 =ísicoquími =ísicoquímica ca Vol 9ta EdMcWra@ EdMcWra@ )ill '5AA7*! '5AA7*! pp 96 . 9K #ttp+es@iXipediaorg@iXiEnergYC6Y0DaZlibreZdeZWibbs pagina revisada /L ma"o
