Informe Lab De Fisicoquimica "calor De Neutralizacion"

CALOR DE NEUTRALIZACIÓN Y DE SOLUCIÓN

OBJETIVOS

OBJETIVOS GENERALES

Evaluar el calor de neutralización para las reacciones que involucran ácidos fuertes o débiles con bases fuertes o débiles. Calcular el calor de solución para varios solutos con el H2O como solvente.Hacer aplicación de la ley de Hess sobre la adición de los calores de reacción para calcular el calor de disociación de ácidos o bases débiles.

1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Aplicar los conceptos teóricos para desarrollar correctamente la práctica, desde el montaje hasta la utilización de los reactivos.

Aprender a utilizar un calorímetro adiabático o vaso dewar y calcular su capacidad calorífica.

Determinar la entalpía (ΔH) de neutralización de un ácido fuerte diluido y una base fuerte diluida.

MARCO TEÓRICO

“Casi todas las reacciones químicas vienen acompañadas por un cambio de energía, que en general se manifiesta como absorción o liberación de calor. Por otro lado, la mayoría de las reacciones químicas se llevan a cabo a presión, P, constante, por lo que el calor absorbido o cedido, QP, será la variación de entalpía, ΔH, que acompaña al proceso.

ΔE = Q + w ΔH > 0, proceso endotérmico

QP= ΔH ΔH < 0, proceso exotérmico

H = E + PV

Donde ΔE es el cambio de energía interna del proceso, Q es el calor, w el trabajo y V el volumen.

Si la reacción química se lleva a cabo en un recipiente aislado térmicamente del exterior (adiabático), una reacción exotérmica provoca un aumento de temperatura del sistema, mientras que una endotérmica conduce a una disminución de la temperatura. De esta manera, se puede determinar experimentalmente ΔH de reacción midiendo a P constante la variación de temperatura que la reacción produce cuando se lleva a cabo en un recipiente adiabático. Este procedimiento se denomina calorimetría y el aparato utilizado para determinar los cambios de temperatura es un calorímetro.

Los calores de neutralización se evalúan en un calorímetro aislado o vaso dewar a presión constante.

ΔH= Qp= m*cp*ΔT

Donde m= masa

Cp=capacidad calorífica a presión constante.

ΔT= cambio de temperatura.

Cuando una solución diluida de un ácido fuerte se neutraliza con una base fuerte a Temperatura constante, el calor generado de la reacción por mol de agua formado es contante e independiente de la naturaleza de las reacciones.

Cuando el proceso de neutralización involucra ácidos y/o bases débiles el calor generado en la reacción no es constante. En estas ocurre, además de la reacción entre los iones hidronio e hidroxilo, la disociación de la base o ácido débil o la formación y precipitación de una sal, el calor neto del proceso es la suma de los calores de todas las reacciones que ocurren.

La capacidad calorífica del sistema, es la propiedad que multiplicada por la variación de temperatura da la cantidad de calor que el sistema ha cedido o absorbido cuando está en contacto con otro cuerpo a diferente temperatura.

Q= C*ΔT

C= capacidad calorífica

ΔT= variación de la temperatura.

El calorímetro (o vaso Dewar), consiste en un recipiente con doble pared de vidrio entre las que se ha practicado un cierto grado de vacío que disminuye la pérdida de calor por conducción y convección. La pared interna se encuentra recubierta de una superficie reflectante que evita en parte la pérdida de calor por radiación.

Las reacciones de neutralización que vamos a llevar a cabo tendrán lugar en este dispositivo. El calor que se desprenda cuando ocurra la reacción partirá de la disolución y se cederá al interior del recinto sin pérdidas energéticas al exterior, por lo que podrá ser medido. El cálculo de la energía desprendida se realizará posteriormente a partir de la medida de la variación de la temperatura de la disolución.

DATOS, CALCULOS Y RESULTADOS

3. 1 DETERMINACIÓN DE LA CAPACIDAD CALORÍFICA DEL VASO DEWAR (CP)

Modelo de cálculo

∆H_(agua caliente)+ ∆H_dewar+ ∆H_(agua fría)=0

m_(agua caliente) C_(p.agua) 〖∆T〗_(agua caliente)+C_(p.dewar) 〖∆T〗_dewar+m_(agua fria) C_(p.agua) 〖∆T〗_(agua fria)=0

Despejando el C_(p.dewar)

C_(p.dewar)= (-m_(agua caliente) C_(p.agua) ∆T_(agua caliente)-m_(agua fria) C_(p.agua) ∆T_(agua fria ))/(∆T_dewar )

Donde:

m_f=masa de agua fria=100g.

m_c=masa de agua caliente=100g.

T_f=Temperatura de agua fria=26.6°C

T_c=Temperatura de agua caliente=64.4°C

T_e=Temperatura final de equilibrio=46.5°C

∆T_c=Cambio de temperatura del agua caliente= T_e-T_c=(46.5-64.4)°C=-17.9°C

〖∆T〗_f=Cambio de temperatura del agua fria=T_e-T_f=(46.5-26.6)°C=19.9°C

〖∆T〗_d=Cambio de temperatura del dewar=〖∆T〗_c

C_(p.agua)=Capacidad calorífica del agua= 4,185□(J/(g°C))

Por lo tanto, si reemplazamos los valores obtenemos que:

C_(p.dewar)= (-m_(c ) C_(p.agua) ∆T_c-m_f C_(p.agua) ∆T_f)/(∆T_d )

C_(p.dewar)=(-(100g*4,185□(J/(g°C))*-17.9°C)-(100g*4,185□(J/(g°C))*19.9))/(-17.9°C)

C_(p.dewar)=46.76 □(J/(°C))

3.2 DETERMINACIÓN CALORES DE NEUTRALIZACIÓN

Modelo de cálculo:

〖∆H〗_neutralización+〖∆H〗_dewar+〖∆H〗_mezcla=0

〖∆H〗_(neutralización i)+C_(p,dewar) 〖∆T〗_i+m_(mezcla,i) C_(p,mezcla,i) 〖∆T〗_i=0

Despejando para el calor de neutralización de la mezcla:

〖∆H〗_(neutralización i)=〖-C〗_(p,dewar) 〖∆T〗_i-m_(mezcla,i) C_(p,mezcla,i) 〖∆T〗_i

Donde:

C_(p,dewar)=46.76□(J/(°C))

C_(p,mezcla)=C_(p,agua)=〖4,185〗_(g°C)^J

i=mezcla número=1,2 ó 3

〖∆T〗_i=Promedio T_(inicial,i)-T_(final,i)

Número de mezcla

Ácidos y bases

Volumen (L)

Molaridad (M) Temperatura (°C)

m

Masa de la muestra

Inicial

Promedio Tinicial

Final

∆Ti

1 NaoH 0,1 0,1991 27.3 27,05 29.7 2,65 125

HNO3 0,025 0,8000 26.8

2 NaOH 0,1 0,1991 25,9 26,5 28,1 1,6 125

HCOOH 0,025 0,7889 27,1

3 NaoH 0,1 0,3028 25.9 27,05 29.7 3,65 125

H2SO4 0,025 0,6171 26.2

Reemplazamos los valores para cada mezcla:

Mezcla # 1:

〖∆H〗_(neutralización 1)=〖-C〗_(p,dewar)

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