CALORES DE NEUTRALIZACIÓN Y DE SOLUCIÓN

[pic 1]

Universidad del Cauca

Biología

CALORES DE NEUTRALIZACIÓN Y DE SOLUCIÓN

11 de abril de 2016

INTRODUCCIÓN

Casi todas las reacciones químicas absorben o producen (liberan) energía, generalmente en forma de calor. Es importante entender que las reacciones que ocurren durante un proceso pueden ser endotérmicas, si absorben calor, o exotérmicas, si desprenden calor, El calor de neutralización es definido como el calor producido o liberado  cuando un equivalente gramo de ácido es neutralizado por una base1. El calor de neutralización tiene un valor aproximadamente constante, en la neutralización de un ácido fuerte con una base fuerte, ya que en esta reacción se obtiene como producto en todos los casos un mol de agua, que es formada por la reacción general:

H+ + OH-                                 H2O[pic 2]

 Ó

H3O+ + OH-                   2H2O[pic 3]

En esta práctica analizaremos el comportamiento de dos sistemas formados por un ácido y una base  que son HCl con NaOH respectivamente y CH3-COOH con NH4OH. Cada disolución constituye un sistema en estado de equilibrio  mientras se encuentre a una temperatura constante (que en la práctica será la temperatura ambiente) y no ocurran reacciones químicas en su seno, cuando se mezclan, las especies iónicas de ambas disoluciones abandonan el equilibrio y evolucionan hacia uno nuevo, a esta transición se la denomina proceso. Este proceso queda evidenciado macroscópicamente por un aumento brusco de temperatura. El nuevo sistema se encuentra desplazado del equilibrio termodinámico y su temperatura es ahora diferente de la del medio que lo rodea, como consecuencia de este desequilibrio termodinámico tiene lugar una transferencia de energía, entre el sistema y el medio, que denominamos calor2.

OBJETIVO

Evaluar el calor de neutralización para reacciones que involucran ácidos y bases fuertes y débiles.

1. DESARROLLO EXPERIMENTAL

1. Materiales

• Equipos

• Reactivos

1. Procedimiento

1. En el calorímetro artesanal introduzca un vaso de precipitado de 250 mL, adicione 50 mL de NaOH [0,5 M] y tome la temperatura.
2. Adicione posteriormente al vaso de precipitado 50 mL de HCl [0,5 M].
3. Enseguida tape el calorímetro y tome la temperatura final de la mezcla.
4. La misma experiencia realícela con el NH4OH [0,5 M] y CH3-COOH [0,5 M].

1. RESULTADOS

Tabla1. Registro temperaturas en grados kelvin (K) y calor de neutralización.

Fórmula para hallar el calor de neutralización (experimento 1)

ΔHr =Calor de neutralización

C: 122.03 J/K capacidad calorífica del calorímetro.

Cpagua: 4.184J/gK calor especifico del agua

Mtotal: 100 g

n= C.V

n= 0.5 M * 0.05 L

n= 0.025 moles de HCl y NaOH

ΔHr =  - (C + mtotal. Cpagua. (Tfinal – Tfría))

ΔHr = - 122.03 J/K + 100 g*4.184J/gK. (299.5 K - 296.5 K)

ΔHr = - 1377.23 J

ΔHr   =  - 1377.23 J  = - 55089. 2 J/mol[pic 6][pic 7]

  n          0.025 moles

Nota: este mismo procedimiento se realiza para el CH3-COOH +  NH4OH.

• Porcentaje de error: Teóricamente se tiene que el calor de neutralización para la mezcla NaOH +  HCl                   NaCl + H2O es de - 57237.12 J para 1 mol y para la mezcla CH3-COOH +  NH4OH                CH3-COONH4 + H2O es de -48140 J para 1 mol 3.[pic 8][pic 9]

% error (experimento 1) =  (-57237.12 J/mol) – (-55089. 2 J/mol)   x 100[pic 10]

                                                (- 57237.12 J/mol)

% error =  3.75%

% error (experimento 2) =    (-48140 J/mol) – (- 28311.6  J/mol)   x 100[pic 11]

                                                    (-48140 J/mol)

% error= 41.18%

1. ANÁLISIS DE RESULTADOS

En sistemas térmicos se encuentran diferentes procesos que evidencian cualquier tipo de variación como: si la presión es constante entonces es isobárico, si la temperatura no varía pero el volumen y la presión sí, es isotermo y cuando el volumen se mantiene aunque se libere o exponga a algún tipo de energía térmica, es isocórico; aunque estas variaciones no se  tuvieron en cuenta, se podría suponer algunas por medio de lo observado en laboratorio por ejemplo, se tiene un calorímetro, este se supone que es un sistema aislado que tiene características de un proceso adiabático, porque no tiene ninguna clase de intercambio energético con el medio, y es por esto que se puede medir el calor de neutralización de un ácido, en nuestro caso ácido clorhídrico y ácido acético y una base hidróxido sódico e hidróxido amónico, estos se determinan midiendo la máxima temperatura que se alcanza en un calorímetro al mezclar ambos reactivos respectivamente y realizando los cálculos correspondientes.

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