informe de termoquimica- laboratorio de fisicoquimica UNMSM

Universidad Nacional Mayor de San Marcos (Universidad del Perú, Per ú, DECANA DE AMÉRICA)

FACULT FA CULTAD AD DE INGENIER INGENIERIA IA INDUSTRIAL

E.A.P. Ingeniería Industrial LA!RA"!RI! DE #$%IC!&'U$MICA N  &

TERMOQUIMICA

 PROFESOR:  PROFESOR:

Pant*a Cadill, Ageri+  INTEGRANTES  INTEGRANTES::

e*aran iga, A-el Artur

/0001

Ra2ire3 C45ue, Rs2er6

7/08/

2015

I. INTRODUCCION El siguiente in9r2e tiene +2 -*etiv la deter2ina+i:n del +a2-i ter2i+ 5ue a+2;a
(a+)

6

Cl(a+). El 2=td e>;eri2ental es adia-?ti+ 6a 5ue el +alrí2etr (ter2) est? +nstruid de tal 9r2a 5ue 9un+ina tan ;r:>i2 a la te2;eratura a2-iente 5ue las ;=rdidas  ganan+ias de +alr del a2-iente sn  ;e5ue
℃

 6 /@ 

R. Para la deter2ina+i:n e>;eri2ental de la +a;a+idad +alri9i+a utili3are2s +alri2etr 5ue es un a;arat  ;ara 2edir las +antidades de +alr su2inistradas  re+i-idas ;r ls +uer;s . C2 en tds ls e>;eri2ents +alrí2etrs se 4an de +n+er la +a;a+idad +alrí9i+a del siste2a +alrí2etr, del ;r;i +alrí2etr 6 de la dislu+i:n. En este e>;eri2ent se 4a deter2inad la +a;a+idad +alrí9i+a intrdu+iend dentr del siste2a una +antidad 2edida de agua 9ría a una te2;eratura +n+ida 6 una +antidad igual de agua +aliente. Des;u=s de reali3ar ls +al+uls 6 teniend en +uenta ls valres te:ri+s de las sustan+ias anterires  ;de2s -servar 5ue tene2s +2 ;r+enta*e de errr ;ara la 2uestra a B.8@.C2 se -tuv un  ;r+enta*e de errr -a* ;de2s +nsiderar entn+es, 5ue el ;r+es e>;eri2ental 9ue llevad de una 2anera ade+uada, ade2as ;de2s +n+luir 5ue en la e>;erien+ia la neutrali3a+i:n del Na! 6 del Cl es una rea++i:n endt=r2i+a ;r5ue la te2;eratura au2enta +uand se 2e3+lan ests ds +2;uests, es de+ir, el siste2a gana +alr. Re+2enda2s la agita+i:n +ntinua del erlen2e6er al 22ent de la titula+i:n ;ara -tener +n ;re+isi:n ls resultads de la e>;erien+ia.

II. INDICE

Págs Objetivos................................................................... 3 Fundamento teorico.................................................. 3

Procedimiento experimental..................................... 6 Calculos y resultados................................................ 9 Conclusiones.............................................................1 !pendice...................................................................1 Cuestionario..............................................................19

III. OBJETIVOS "eterminar el cambio termico #ue acompa$a a las reacciones #uimicas.

IV. FUNDAMENTO TEORICO a.

Termoquimica.Consiste de la aplicacion especi%ca del primer principio de termodinamica al estudio de las reacciones #uimicas. &rata de los cambios termicos #ue acompa$an a las reacciones #uimicas y a los cambios %sicos conexos a estas. 'e considera a ()'' *1+,-1+/,0 pro2esor de 'an Petersburgo el 2undador de la &ermo#uimica por aber descubierto la 4ey de #ue el cambio de calor en una reaccion particular siempre es constante e independiente del modo como se e2ectue la reaccion.

b.

Tipo !e reaccio"e #ermoquimica.'e pueden clasi%car bajo dos conceptos5

∗ "e acuerdo al calor involucrado. se clasi%can en reacciones exotermicas

en las #ue ay liberacion de calor y reaciones endotermicas en las #ue se presenta absorcion de calor. ∗ "e acuerdo al proceso involucrado. el calor puede ser de neutraliacion solucion idratacion dilucion 2ormacion reaccion combustion etc.

c.

Ca$or !e reaccio". &odas las reacciones #uimicas van acompa$adas de un e2ecto calori%co. )ste e2ecto puede ser medido a presion o a volumen constante en el primer caso se mide el trabajo y la variacion de energia interna en tanto #ue en el segundo caso solo se mide la variacion en energia interna. )l calor de una reaccion exotermica tiene convencionalmente signo*0 y el de una endotermica signo*70. 4os calores de reaccion se miden en calorimetros a presion o a volumen constante. )n ellos se aplica un balance de calor. 8anado :8Perdido 8:mCe∆T "onde5 m5 masa de sustancia Ce5 calor especi%co de la sustancia ∆T: cambio de temperatura de la sustancia

!.

Ca$or !e "eu#ra$i%acio".;n tipo de calor de reaccion es el de neutraliacion de acidos y bases. Cuando se usa soluciones diluidas de acidos y bases 2uertes la unica reaccion #ue se produce es la 2ormacion de agua de los iones ( 7 y O(7 de acuerdo a la ecuacion5
(-O*l0 7
∆H18 = -13.7kcal/mol ∆H25 = -13.3kcal/mol

Cuando alguno de los electrolitos no es 2uerte y=o cuando se usan soluciones concentradas este valor varia ya #ue intervienen los calores de ioniacion y de dilucion.

V.

&ROCEDIMIENTO E'&ERIMENTA(

.I Capacidad calori%ca del calorimetro

Objeto5

>ateriales5        

&ermo con tapon de corco y agitador Pera ?agueta &ermometro (ielo Probetas )rlenmeyers @asos

>etodo operatorio5 ∗ !rme el e#uipo

∗ Colo#ue 1/,ml de agua de ca$o en el termo y el mismo volumen de agua

elada en la pera. ∗  &ome las temperaturas exactas de ambas aguas e inmediatamente abra la llave de la pera deje caer el agua elada mida la temperatura cada 1, segundos agitando constantemente anote la temperatura cuando esta tome un valor constante. .II "eterminacion del calor de
Objeto5 >ateriales5      

?i2talato de potasio
>etodo operatorio5 ∗ "etermine las concentraciones exactas de ambas soluciones valorando la

base con bi2talato de potasio y el acido con la base. Calcule las concentraciones corregidas. ∗ Calcule los volumenes de las soluciones de idroxido y de aciudo necesarios para producir la neutraliacion tales #ue sumados de 3,, ml* use las concentraciones calculadas en el antrerior punto0 ∗ 'ecar por completo el 2rasco termo y colocar en este el volumen de base calculado y en la pera el volumen de acido. >ida las temperaturas exactas de ambas soluciones deje caer el acido sobre la base y mida la

temperatura cada 1, segundos agitando constantemente  anote la temperatura cuando esta tome un valor constante.

VI. CA(CU(OS ) RESU(TADOS Condiciones de laora!orio

Presi:n (22g)

/@1

" (C)



 u2edad Relativa(R)

/8

Calc"los#

1$ Ca%acidad calori&ica del calori'e!ro

lu2en de agua de +a<  lu2en de agua 4elada "e2;eratura del agua de +a< "e2;eratura de agua 4elada CG +alJC C +alJC

"ie2; @02l @02l 0s @. . 0 s 8.7@ 0 s 7B.7@ 70 s B0 s

2Ce("e & "4)FCG("9  H "e) (@0)()(/.H.)FCG(@.H/.) C()1*2+,5

CFCG  2Ce CF8.7@@0() C),-2+,5

@0 s 0 s /0 s TE6UILI7RI /!e$

"( C) 25+ 4 2, 21+ 2 1*+ , 1+  1+ 1 1+ 1 1+ 1 1+ 1

2$ De!er'inacion del calor de 0+2N y Clac$0+3N

ne"!rali.acion en!re sol"ciones de Na/ac$ 

 &itulacion del  Na!(a+) * , 

&eo !e $a $u"a ! re$o+ Peso de la luna de reloj cBbi2talato >asa del bi2talato *-10 Vo$ume" !e a/ua Vo$ume" co"umi!o !e

,.** -,.-33, -.,19 0 m$ .= ml

Na/ac$

Norma$i!a! #eorica !e

,.- <

Na/ac$

 &itulacion del Cl(a+) Vo$ume" !e 1C$2ac3

 m$

Vo$ume" co"umi!o !e NaO12ac3 Norma$i!a! #eorica !e 1C$2ac3 m

<
1/.1 ml ,.+ <

2.019

Vx P . E

:

4.7  x 224.22

NNaO1 4.*5,
N1C$ 4 .50 Normalidad Experimental del HCl y NaOH


HCl y NaOH

0.192(@!0:,.96*3,,

 @ !0

HCl

0.192N

NaOH

0.96 N

VA 4 ,67 VB 4 8, VNaO1 V1C$

-+ /-

#equi$ibrio Calor de neutraliacion 8:

( −T  )

C x T 2

1

n

( −26 )

342.35  x 28

8:

0.192 x 0.248

Q 4 *695.0,

#NaO1 t(Cl -+C

-6 C -6 C

&orce"#a+e !e error "eterminaciDn de la entalpia de neutraliaciDn de
VII. CONC(USIONES VIII. A&ENDICE

∗ 'ui2i+a generalK 4itten, gaile6K ed. M+ ra ill. ∗ 'ui2i+a la +ien+ia +entralKrn, Le2a6, urstenK ed.Pearsn ∗ #isi+5ui2i+a K Pns Mu33,astnK1 ed.

I'. CUESTIONARIO *3 Me!ia"#e !o e+emp$o e;p$ique $a $e< !e 1e &rimer e+emp$o = 4a reacciDn de sGntesis del acetileno C -(- es 5 - C*gra%to0 7 (-*g0 : C-(-*g0 Calcula su variaciDn de entalpGa a partir de las siguientes ecuaciones5 a0 C*gra%to0 7 O-*g0 : CO-*g0 H I(a: 393/ JK b0 (-*g0 7 1B- O-*g0 : (-O*l0 H I(b:-+/+ JK c0 - C-(-*g0 7 / O-*g0 :  CO-*g0 7 - (-O*l0 H I(c:-/9++ JK
Se/u"!o e+emp$o= 'e #uiere calcular la )ntapGa de reacciDn para la reacciDn5 - C*s0 7 (-*g0 N

C-(-*g0


Planteamos las ecuaciones correspondientes a las entalpGas dadas5

;bicamos en ellas a los reactantes y productos de la reacciDn #uGmica #ue buscamos5

!ora debemos acomodar las ecuaciones5 la ecuaciDn *10 la debemos invertir *recuerden #ue tambin se invierte el valor de la entalpGa0 la ecuaciDn *-0 debemos multiplicarla por - *recuerden se multiplica toda la ecuaciDn tanto reactantes como productos y el valor de la entalpGa pues es propiedad extensiva. 4a ecuaciDn *30 la dejamos igual. 4a sumatoria de las ecuaciones acomodadas debe darnos la ecuaciDn problema. 'e suman o se anulan los reactantes y productos. 4as entalpGas se suman algebraicamente.

,3Que !i>ere"cia e;i#e e"#re $o ca$ore !e o$ucio"?< !e !i$ucio". E+emp$o 4a di2erencia de estos calores *entalpGa0 radica justamente en #ue uno es de disolucion5 una sustancia pura se "';)4@) en un li#uido apropiado *solvente0 mientras #ue el calor de dilucion seria el calor liberado *o #ue aya #ue entregar0 para "4;Q una solucion esto es bajar su concentracion. )K)>P4O5 ;n ejemplo de ello es el Rcido 'ul2Erico concentrado #ue si se intenta diluir adicionando agua el recipiente estallará. 4a 2orma recomendada es al envase con agua agregar gota a gota el ( -'O agitando para #ue se disipe el calor.

3De@"ir $o i/uie"#e #ermi"o #ermo!i"amico= proceo? cambio !e e#a!o? e"er/ia i"#er"a. E"#a$pia cic$o reerib$e e irreerib$e. &ROCESO TERMODINAMICO= )s un cambio de estado en el cual se da in2ormacion adicional sobre el mecanismo o como la presion temperatura u otra propiedad varia cuando acontece el cambio. Para describir un proceso es necesario especi%car cada uno de los estados intermedios  mientras #ue para describir un cambio de estado es su%ciente especi%car solo el estado inicial y el estado %nal. 4os procesos mas conocidos son los siguientes5

Io#ermico= cuando el cambio ocurre a temperatura constante Iobarico= si la presion se mantiene constante Iocorico o iome#rico=  cuando la restriccion del proceso es #ue el parametro @:constante. A!iaba#ico=  cuando no ay intercambio de calor entre el sistema y los sistemas limitantes mientras el cambio ocurre. Reerib$e= si esta constituido de una serie de estados de e#uilibrio. Cic$ico = cuando el sistema retorna asu estado inicial despues de realiar una serie de cambios. CAMBIO DE ESTADO=

)s una variacion en una o mas de las propiedades de un sistema. Cual#uier cambio detectable experimentalmente constituye un cambio de estado. !si por ejemplo si se tiene un gas a condiciones @ 1 &1 y P1 y por cual#uier causa supongamos una alteracion de la temperatura el sistema gaseoso pasa a las condiciones siguientes5 @- &- y P1 siendo la presion la misma se dice #ue a ocurrido un cambio de estado en dico sistema. Podria variar tambien la presion de P 1 a P-.

ENERIA INTERNA= "esde el punto de vista de la termodinámica en un sistema cerrado *o sea de paredes impermeables0 la variaciDn total de energGa interna es igual a la suma de las cantidades de energGa comunicadas al sistema en 2orma de calor y de trabajo *)n termodinámica se considera el trabajo negativo cuando este entra en el sistema termodinámico positivo cuando sale0. !un#ue el calor transmitido depende del proceso en cuestiDn la variaciDn de energGa interna es independiente del proceso sDlo depende del estado inicial y %nal por lo #ue se dice #ue es una 2unciDn de estado. "el mismo modo es una di2erencial exacta a di2erencia de  #ue depende del proceso.

ENTA(&IA = 4a )ntalpGa es la cantidad de energGa de un sistema termodinámico #ue ste puede intercambiar con su entorno. Por ejemplo en una reacciDn #uGmica a presiDn constante el cambio de entalpGa del sistema es el calor absorbido o desprendido en la reacciDn. )n un cambio de 2ase por ejemplo de lG#uido a gas el cambio de entalpGa del sistema es el calor latente en este caso el de vaporiaciDn. )n un simple cambio de temperatura el cambio de entalpGa por cada grado de variaciDn corresponde a la capacidad calorG%ca del sistema a presiDn constante. )l trmino de entalpGa 2ue acu$ado por el 2Gsico alemán Qudol2 K.). Clausius en 1+/,. >atemáticamente la entalpGa ( es igual a ; 7 p@ donde ; es la energGa interna p es la presiDn y @ es el volumen. ( se mide en julios. ( : ; 7 p@ Cuando un sistema pasa desde unas condiciones iniciales asta otras %nales se mide el cambio de entalpGa * S (0. S( : (2 T (i 4a entalpGa recibe di2erentes denominaciones segEn el proceso asG5 )ntalpGa de reacciDn entalpGa de 2ormaciDn entalpGa de combustiDn entalpGa de disoluciDn entalpGa de enlace etcH siendo las más importantes5

ENTA(&IA DE REACCIN=

)s el calor absorbido o desprendido durante una reacciDn #uGmica a presiDn constante.

ENTA(&A DE FORMACIN= )s el calor necesario para 2ormar una mol de una sustancia a presiDn constante y a partir de los elementos #ue la constituyen. )jemplo5 (- *g0 7 U O- *g0 : V (-O 7 6+.3Mcal Cuando se 2orma una mol de agua *1+ g0 a partir de idrDgeno y oxGgeno se producen 6+.3 Mcal lo #ue se denomina entalpGa de 2ormaciDn del agua.

ENTA(&A DE COMBUSTIN= )s el calor liberado a presiDn constante cuando se #uema una mol de sustancia. )jemplo5 C( *g0 7 -O- *g0 :V -CO- *g0 7 -(-O *l0 S( : -1-.+ Mcal 4o #ue signi%ca #ue cuando se #ueman 16 g de metano se desprenden -1-.+ Mcal. )stas entalpGas se determinan normalmente a -/WC y 1 atm. CIC(O REVERSIB(E= 'upongamos #ue ocurre un proceso en #ue elsistema va de un estado inicial *i0 a otro %nal * 2 0 enel #ue se realia un trabajo X y se produce una trans2erencia de calor 8 a una serie de reservorios decalor. 'i al %nal de este proceso el sistema puedeser restaurado a su estado inicial se dice #ue es Q)@)Q'?4). 4as condiciones para un proceso reversible son5 10
CIC(O IRREVERSIB(E= Cual#uier proceso #ue viole una de las condiciones es del ciclo reversible. 4a mayorGa de los procesos en la naturalea son irreversibles.