Calorimetria De Combustion

OBJETIVO:

Determinar el calor de combustión de una muestra a volumen constante y calcular la entalpñia de combustión correspondiente.

GUIA DE ESTUDIOS.

1. Explique que es un calorímetro de combustión.

Experimentalmente se puede determinar el flujo de calor asociado a una reacción química midiendo los cambios de temperatura que esta produce. La medida del flujo de calor se denomina calorimetría, y el aparato en el que se mide la cantidad de calor es un calorímetro. Las reacciones más frecuentemente estudiadas mediante calorimetría son de combustión y el instrumento convencionalmente utilizado es la bomba calorimétrica.

2. ¿Qué es la capacidad calorífica del calorímetro?

Es una propiedad que indica la capacidad de un material de absorber calor de su entorno: representa la cantidad de energía necesaria para aumentar la temperatura en una unidad.

3. Para un sistema cerrado en donde solo puede realizarse trabajo de expansión o comprensión, demuestre que a volumen constante, ∆U=Qv.

∆U+∆EP+∆EK=Q-W

∆EP,∆EK ≡DESPRECIABLES

∆U=Q-W

A volumen cte: du=dQ-dW

du=dQ-∫_v1^v2▒Pdv

∆u=Q-W

∆U=Qv

4. Escriba la reacción de combustión completa para el ácido benzoico.

C6H5-COOH + 15/2 O2 7CO2 + 3H2O

5. Consulte en la literatura las entalpias de formación ∆H℉ del C6H5COOH, el CO2 y el H2O A 25°C. Calcule con ellas el cambio de entalpia de la reacción del punto 4.

∆H=∆U+∆nRT

Para calcular ∆n sólo se tienen en cuenta los moles de las sustancias gaseosas; por tanto: ∆n = nPROD – nREACT = 7 – 15/2 = - 0,5 moles

∆H = - 770,2 + (-0,5 ⋅ 1,99⋅10-3 ⋅ 298) = - 770,5 Kcal/mol

6. Utilizando resultados del punto 5, calcule el cambio de energía interna, para la reacción de combustión del ácido benzoico a 25 °C, así como el calor liberado en la combustión de 1g de ácido benzoico en un recipiente de volumen constante, a la misma temperatura.

∆H=∆U+∆nRT

∆n=nreactivos-nproductos

∆n =7-15/2≡0.5moles

T(k)=25ºC+273 ≡298K

∆H=∆U+∆nRT

-771.200cal/mol=∆U+(.5mol)(298k)(1.987cal/molK)

-771.200 cal/mol=∆U+296.063 cal/mol

∆U=-771496.063cal/mol

Qv=-771496.063cal/mol (1mol/122g)

Qv=-6322.73 cal/g

Pm C6H5COOH=122g/mol

7. Estime el aumento de temperatura que sería observado en el calorímetro durante la combustión de 1g de ácido benzoico, considerando que el calorímetro está constituido por 2L de agua y 3kg de acero inoxidable. Considere la densidad del H2O como 1g/cm3 y los calores específicos del H2O y del acero inoxidable como 1 cal/(gºC) y 0.12 cal/(gºC) respectivamente.

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