Dependiente: temperatura (medida en ºC ±0,1)

1. Objetivo

El objetivo de esta práctica es determinar la entalpía de reacción de tres procesos  y comprobar a partir de los datos obtenidos si se cumple la ley de Hess. Variables:

• Dependiente: temperatura (medida en ºC ±0,1)
• Independiente: masa de los reactivos (medida en g ±0,1)

1. Fundamento teórico

Para realizar esta práctica necesitaremos conocer los dos procesos que nos pueden llevar a calcular la entalpía de las tres reacciones realizadas en el laboratorio.

En primer lugar, podemos calcular la entalpía de una reacción por medio de la calorimetría teniendo en cuenta que la energía se conserva, así el calor producido (absorbido o cedido) en la reacción es cedido o en su caso absorbido por el calorímetro y la disolución. Según la ecuación:

[pic 1]

Utilizamos la masa equivalente del calorímetro en agua para poder usar el calor específico del agua a la hora de calcular su calor cedido o absorbido.

Si la reacción se produce a presión constante, el calor coincidirá con la entalpía.

En segundo lugar, la entalpía de una reacción también se puede calcular a partir de las entalpías de otras reacciones y mediante la ley de Hess, la cual se enuncia como: si una reacción se puede expresar como la suma algebraica de otras, su entalpía será la misma suma algebraica de las entalpías de las reacciones anteriores.

Para realizar este experimento necesitaremos también el cálculo de errores:

Estos son variables importantes que hay que tener en cuenta a la hora de hacer una medida, pueden ser debidos tanto al instrumento con el que medimos como a las alteraciones producidas en todas las medidas realizadas, o a factores personales de la persona que mide. Por tanto una medida debe ser exacta, sin error sistemático, y precisa, con apenas error accidental.

El sistemático nos le proporciona el instrumento con el que medimos mientras que el accidental le calculamos.

Error aleatorio: restamos la medida menos la media de todas las medidas en valor absoluto.

Error absoluto lo representaremos por Δx y debe ser expresado en las mismas unidades que la magnitud medida x.

De esta manera obtendremos valor medido = x ± Δx

Error relativo: El error absoluto no resulta suficiente al evaluar la precisión de una medida, necesitaremos del relativo que se expresa como el cociente entre el error absoluto y el valor medido. Lo representaremos por εr: [pic 2]

Suma de dos magnitudes con error:  x ± Δx = (a + b) ± (Δa + Δb)

Diferencia de dos magnitudes con error: x ± Δx = (a − b) ± (Δa + Δb)

Producto de dos magnitudes con error: x ± ∆x = ab ± (  +  )ab [pic 3][pic 4]

Cociente de dos magnitudes con error: x ± ∆x =  ± (  +  )[pic 5][pic 6][pic 7][pic 8]

Error porcentual: error relativo en tanto por ciento. [pic 9]

1. Procedimiento experimental

• Material

• Vasos de precipitados (uno por cada reacción para usarlo como calorímetro)
• Vidrios de reloj y varilla de vidrio
• Agua
• Sensor de temperatura Vernier
• Software para adquirir los datos
• Agitador mecánico
• Balanza (±0.2g)

• Reactivos

• HCl
• NaOH (sólido y líquido)

• Método

Primero, realizaremos la disolución de Ácido clorhídrico 1L-1M:

[pic 10]

[pic 11]

[pic 12]

[pic 13]

En la realidad utilizamos (83.0±0.4) ml.

• Disolución de NaOH:  [pic 14]

Introducimos 200ml de agua en un vaso de precipitados, después colocamos el sensor de temperatura hasta que está constante e introducimos 8,00 g de NaOH sólido. Con el agitador mecánico disolvemos mientras medimos la temperatura con el sensor.

• Neutralización líquida de NaOH:  [pic 15]

En el vaso de precipitados, introducimos 100ml de disolución 1M de HCl y 100ml de disolución 1M de NaOH y medimos con el sensor la variación de temperatura.

• Neutralización sólida de NaOH:  [pic 16]

Introducimos en el vaso 200ml de disolución 1M de HCl con 8,00 g de NaOH sólido y medimos la temperatura durante la reacción.

Calcularemos las entalpías de los diferentes procesos para después comprobarlos con la ley de Hess.

• Registro de datos brutos

[pic 17]

[pic 18]

Tomaremos el calor específico de todas las reacciones como el del agua: [pic 19]

[pic 20]

• Para la 1ª (disolución):

Con los datos obtenidos del sensor hemos obtenido esta gráfica a partir de la que calculamos la línea de tendencia con su ecuación correspondiente, del segundo 100 al 180 que es cuando empieza a estabilizarse y disminuir la temperatura, alargamos esta línea hasta el segundo 18.5 que es cuando da comienzo la reacción obteniendo así una temperatura final más aproximada a la real. Para calcular esta temperatura introducimos en la ecuación obtenida el segundo 18.5:[pic 21]

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