Calor De Neutralización

“Calores de neutralización y de solución”

OBJETIVOS

• Determinar el calor de neutralización para reacciones de ácido y bases fuertes o débiles.

• Aplicar la Ley de Hess para calcular el calor de disociación.

• Determinar la capacidad calorífica del vaso de Dewar.

MARCO TEÓRICO

La neutralización de soluciones acuosas diluidas de un ácido fuerte o débil por medio de una solución acuosa diluida de una base fuerte o débil, es un tipo particular de reacción química; es una reacción de neutralización.

La neutralización de una solución acuosa de HCl con una solución de NaOH puede ser representada por la siguiente ecuación:

HCl (ac) + NaOH (ac) → NaCl (ac) + H2O (l)

Cuando se neutraliza una solución de un ácido fuerte con una base fuerte a T= cte el calor generado por mol de agua formada es constante; mientras que si es en una neutralización de ácido y base débil, la reacción no es constante.

Los calores de neutralización pueden determinarse por mediciones calorimétricas directas. La capacidad calorífica de un sistema es: Q = C x T

Los calores de neutralización, se evalúan en un calorímetro aislado a presión constante; permitiendo hallar el valor del cambio de entalpía de esta forma:

H = Qp = mCp T

En un sentido amplio, la calorimetría se desarrolló históricamente como una técnica destinada a fabricar aparatos y procedimientos que permitieran medir la cantidad de calor desprendida o absorbida (energía) en una reacción mecánica, eléctrica, química o de otra índole. Esta disciplina, encuadrada dentro de la termodinámica, se ha especializado sobre todo, con el paso del tiempo, en la determinación del calor específico de los cuerpos y los sistemas físicos.

El cociente entre la energía calorífica Q de un cuerpo y el incremento de temperatura T obtenido, recibe el nombre de capacidad calorífica del cuerpo que se expresa como: C = Q / T

La capacidad calorífica es un valor característico de los cuerpos, y está relacionado con otra magnitud fundamental de la calorimetría, el calor específico.

El valor de la capacidad calorífica por unidad de masa se conoce como calor específico. En términos matemáticos, esta relación se expresa como:

C = c x m c = Q / m T

El calor específico es característico para cada sustancia y, en el Sistema Internacional, se mide en julios por kilogramo y kelvin J/(kg•K)

DATOS

• Temperatura H2O fría: 25.6°C 298.75K

• Masa del H2O fría: 100 g

• Temperatura H2O caliente: 51.1°C 324.25K

• Masa H2O caliente: 100 g

• Temperatura final de equilibrio: 38.6°C 311.75K

ACIDO BASE VOLUMEN CONCENTRACIÓN T INICIAL T FINAL

HCL 25 mL 1.2032 M 297.75K 301.05K

NaOH 100 mL 0,2987 M

CH3COOH 25 mL 0,7976 M 297.75K 299.45K

NaOH 100 mL 0,2108 M

H2SO4 25 mL 1.0111 M 298.15K 302.65K

NaOH 100 mL 0,5023 M

• Masa Cloruro de amonio: 3,0005g

• Volumen del H2O: 100 mL

• Temperatura inicial: 298.75K

• Temperatura Final: 295.75K

CÁLCULOS Y RESULTADOS

1. Calcular la capacidad calorífica del vaso de Dejar en J.grado-1.

Hagua cal + Hdewar + Hagua fria = 0

ma cal Cp agua Ta cal + Cp dewar Td + ma fria Cp agua Ta fria = 0

• Cp dewar = - ma cal Cp agua Ta cal - ma fria Cp agua Ta fria

Td

• Cp dewar = 3.846 cal / °K 16.09 J / ºK

2. Calcular el calor de neutralización por mol de agua formada para cada una de las reacciones de neutralización realizadas.

• Para el HCL y el NaOH

Moles de NaOH = 0.100 L * 0.2987 mol/L = 2.987x103 mol de NaOH

Moles de HCL = 0.025 L * 1.2032 mol/L = 0.03008 mol de HCL

Hneutra. = - Cp dewar . T - mmezcla . Cp mezcla . T

Hneutra. = - 16.09 J/K . (3.3) K - 125g . 4,185 J/g-1K (3.3) K

Hneutra. = - 1673.2J = - 5601.6 J/mol de H2O

0.02 mol del RL

• Para NaOH y CH3COOH

Reactivo límite: Cualquiera de los dos (NaOH ó CH3COOH)

Hneutra. = - Cp dewar . T - mmezcla . Cp mezcla . T

Hneutra. = - 1673.2 J/K . (1.7) K - 125g . 4,185 J/g-1K. (1.7)K

Hneutra. = - 1418,24 J = - 6727.89 J/mol de H2O

0.2108 mol del RL

• Para NaOH y el H2SO4

Moles de NaOH = 0.100 L * 1.0111 mol/L = 0.10111 mol de NaOH

Moles de H2SO4 = 0.025 L * 0.5023 mol/L = 0.01255 mol de H2SO4 R.L

Hneutra. = - Cp dewar . T - mmezcla . Cp mezcla . T

Hneutra. = - 16.09 J/K . (4,3) K - 125g . 4,185 J/g-1K .(4,3) K

Hneutra. = - 2180.2 J = - 173725.1 J/mol de H2O

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