Universidad Nacional Abierta y a Distancia
FISICOQUIMICA ABRIL 2012 BOGOTA D.C
PRÁCTICA DE LABORATORIO DE FISICOQUÍMICA NO. 1 DETERMINACIÓN DEL CALOR DE UNA REACCIÓN QUÍMICA
RESUMEN En esta práctica se aplican los conceptos sobre las leyes de la termodinámica, en donde se reconoce el proceso de una reacción química, para este caso estamos haciendo referencia a la entalpia o calor de reacción, todas las reacciones reacciones químicas vienen acompañadas acompañadas por un cambio de energía, energía, que en general se manifiesta como absorción absorción o liberación liberación de calor. Por tal motivo se desea determinar experim experiment entalm almente ente el calor calor de reacció reacción n entre entre ácido ácido fuerte fuerte con una base base fuerte fuerte por medio medio del calorímetro.
1.
Introducción.
Para Para deter determi mina narr el calor calor de una una reac reacció ción n quím química ica se lleva lleva a cabo cabo por por me medi dio o de calorím calorímetr etro, o, es un recipien recipiente te ais aislad lado o térmica térmicamen mente te del exterio exteriorr (adiabáti (adiabático co), ), o una una reacción exotérmica que provoca un aumento de temperatura del sistema, o endotérmica la cual conduce a una disminución de la temperatura. El sis sistem tema a utiliz utilizado ado para rea realiz lizar ar el experim experiment ento o se denomi denomina na calorimet calorimetría ría,, utilizado para determinar los cambios de temperatura el calorímetro.
equipo equipo
UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA Escuela de ciencias básicas, tecnologías e ingenierías FISICOQUIMICA Informe del Laboratorio Este proceso se efectúa presión constante, por lo cual se puede afirmar que el calor generado en la reacción es la variación de la entalpia del sistema, teniendo en cuenta que la entalpia es una función de estado donde depende únicamente del estado inicial y final de la temperatura del sistema.
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Datos experimentales
Toma 1
Toma 2
a)
T Muestra s Agua amb.
Vol Vol. inicial fina
Agua caliente
100 ml
Agua amb. Agua cali.
50 ml- 19°C 100 lm 40°C 50 ml 21°C 100 lm 47°C
50 ml
50 ml 100 ml
Tini. Mezcl a °C 36
Tfinal mez. °C 40
34
38
calibración de un calorímetro
1. Para el calorímetro se adicionaron 50 ml de agua a una temperatura inicial de 19°C, luego se agregó 100 ml de agua a 40°C, y subió a una temperatura de 42ºC. se repite el procedimiento, con una temperatura inicial de 21ºC y obteniendo temperatura final del agua en el calorímetro de de 34ºC.
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1 min
T ºC
2 min
T ºC
3 min
T ºC
10
36
10
35.5
10
35
20
36
20
35.5
20
35
30
36
30
35
30
35
40
36
40
35
40
34.5
50
36.5
50
35
50
34.5
60
35.5
60
35
60
34.5
4 min 10 20 30 40 50 60
T ºC 34.5 34.5 34.5 34 34 34
5 min 10 20 30 40 50 60
T ºC 34 34 34 34 34 34
1 min
T ºC
2 min
T ºC
10 20 30 40 50 60
40 40 40 39 39 39
Segundo intento
10 20 30 40 50 60
39 39 39 39 39 39
3 min
T ºC
4 min
T ºC
5 min
T ºC
10 20 30 40 50 60
39 38.5 38.5 38.5 38.5 38.5
10 20 30 40 50 60
38.5 38.5 38.5 38.5 38.5 38.5
10 20 30 40 50 60
38.5 38.5 38.5 38 38 38
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Cálculos: Capacidad del calorímetro
Como el calor desprendido por el agua es el mismo absorbido por el calorímetro entonces decimos que:
Donde k es la capacidad calorífica o equivalente en agua del calorímetro.
2) Determinación del calor para la mantequilla Datos: para esta prueba se tomaron 20 g de mantequilla Alpina a 40ºC., El volumen final obtenido es de 100ml, Se procede a leer la temperatura cada 10 Segundos durante 5 minutos arrojando los siguientes resultados.
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CALORIMETRIA CON MANTEQUILLA Y MARGARINA
Resultados de la práctica Calorimetría con margarina
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Información de la margarina Margarina marca éxito, margarina de mesa y cocina. Fabricado por Duquesa S.A.
Ingredientes: Mezcla de aceites y grasas vegetales no hidrogenadas, agua, sal, leche entera, en polvo, emulsificantes (lectina de soya, monoglicéridos de ácidos grasos), conservante (sorbato de potasio), acidulantes (ácido cítrico, citrato de sodio), sabor a mantequilla idéntico al natural, antioxidante (TBHQ), vitamina A, vitamina D3 y colorante idéntico al natural (betacaroteno), contiene leche y soya.
Datos obtenidos en la práctica
CALORIMETRIA CON LA Peso del beaker: 43.3g MARGARINA Peso de la margarina: 20g Temperatura del agua en el TIEMPO TEMPERATURA calorímetro: 20°C Sg °C Volumen del agua: 100ml 15 35 30 30 Temperatura de la margarina: 45 28 20°C Temperatura final: 50°C, se 60 27 dejo enfriar hasta los 40°C. 75 26 Calor especifico de la 90 25.5 mantequilla 0.56 cal*g/°C, 105 25 cuando se encuentra a temperatura de 40°C. 120 24 135 23.5 150 23 CAPACIDAD CALORÍFICA 165 23 180 23 195 22.9 210 22.9 225 22.9 240 22.9 255 22.8
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Grafica 1. Temperatura vs tiempo
UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA Escuela de ciencias básicas, tecnologías e ingenierías FISICOQUIMICA Informe del Laboratorio Podemos ver en la grafica 1, que la mantequilla empieza a tener un descenso de temperatura desde el primer momento en que se pone en el calorímetro alcanzando un equilibro térmico después de los 150 segundos.
Resultados de la práctica Calorimetría con mantequilla
Información de la mantequilla Mantequilla de Alpina sin sal Ingredientes: Crema de leche pasteurizada, fermento láctico, fabricado por Alpina productos alimenticios S.A.
Datos obtenidos en la práctica Peso vaso precipitado: 43.3g Peso mantequilla: 20g Temperatura de la mantequilla: Temperatura después de la
CALORIMETRIA CON LA MANTEQUILLA TIEMPO TEMPERATURA Sg °C 15 38 30 35 45 32 60 30 75 28
18°C ebullición: 46°C
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90 105
26 23
120 135 150 165 180 195 210 225 240 255 270
22 21.5 21 21 21 21 21 21 21 21 21
Tabla 3. Datos obtenidos en el calorímetro con la mantequilla
Grafica 2. Temperatura vs tiempo
En la grafica 2, podemos ver el equilibrio térmico de la mantequilla que se obtiene después de los 150 segundos
Análisis de resultados
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De acuerdo a los resultados obtenidos durante la práctica se pudo observar que en cuanto a la calibración de calorímetro, al adicionar el agua caliente a 42’C, hubo un descenso de temperatura de 36 ‘C,, se guido de la agitación se obtiene una temperatura final de 34’C, al hacer la réplica se obtiene temperaturas similares, teniendo en cuenta que el calorímetro, había absorbido calor de la primera prueba, se incrementa la temperatura inicial en 2·C, y ocurre un descenso para obtener el equilibrio de 2·C, lo cual se puede evidencia, que la toma de la temperatura y el tiempo son proporcionales, de acuerdo a los cálculos se obtuvo la capacidad calorífica del calorímetro fue de 10Cal. 5. Conclusiones Mediante esta práctica, se ha podido evidenciar y aplicar los conocimientos teóricos adquiridos durante el desarrollo del curso, por lo cual el estudio de los intercambios de energía en las reacciones
químicas son una base fundamental en la industria de alimentos, ya todo proceso requiere de la aplicación de sistemas térmicos, sea cual sea la condición de los productos o del proceso a realizar Referencias
Guevara V., O. (2009). “Guía para prácticas de laboratorio de fisicoquímica”. Universidad Nacional Abierta y A Distancia. Colombia.
Álvaro Enrique Cisneros Revelo, modulo de Termodinámica Unad