Informe de laboratorio 1 Calorimetría

Universidad Nacional Autonoma de Mexico

Facultad de Estudios Superiores Zaragoza

Carrera: Ing QUÍMICA

Informe de laboratorio 1

Calorimetría

Objetivo:

Se calculará la k mediante la experimentación en el calorímetro casero y también con ayuda de los respectivos cálculos.

Introducción:

Calorímetro:

El calorímetro es un instrumento o dispositivo que sirve para medir el cambio de temperatura ya sean que estas hayan sido suministradas o recibidas, es decir que sirve para determinar el calor específico de un cuerpo así cómo medir las cantidades de calor que desprenden o que absorben estos.

Hay dos tipos de reacciones:        

• Las reacciones endotérmicas son reacciones químicas las percibe el objeto internamente.
• La reacción exotérmica es una reacción física que perciben los cambios  y se liberan hacia afuera.

Algunos tipos de calorímetros:

• Calorímetro de titulación isotérmica, utiliza los funcionamientos base de todo calorímetro a través del agua. Este tipo es especialmente usado para el estudio de las macromoléculas.
• Calorímetro de escaneo diferencial, cuenta con un aparato que mide la temperatura en relación a los cambios durante el tiempo del objeto. Es utilizado en bioquímica para el estudio de ácidos nucleicos.
• Microcalorímetro, es aplicado para calcular la eficiencia de un montaje bolométrico.
• Calorímetro de volumen constante, sirve para medir el calor emanado expresado en calorías, en los casos de la combustión, calorías en alimentos.
• Calorímetro adiabático, mide la cantidad de calor y cuya particularidad es encargarse de mantener lo más posible el calor dentro y disminuirlo, evitando que salga.
• Calorímetro fotoacústico, empleado para la medición exacta del calor en los procedimientos donde se presentan reacciones rápidas.

Para las mezcla de dos aguas

Se define la Capacidad Calorífica de un calorímetro, que denominaremos K, como el producto de la masa total M del calorímetro, por el calor específico promedio, de sus componentes en el interior. Como el calor específico del agua es 1 cal/ ºC gr

Si dentro del calorímetro tenemos una masa de agua M1 a la temperatura T1 , y la mezclamos con otra masa de agua M2 a la temperatura T2, una vez alcanzado el equilibrio térmico, el conjunto se encontrará a la temperatura de equilibrio T. Si K es el equivalente en agua del calorímetro y T2 < T < T1 , el balance energético es:

[pic 1]

Determinación de calores de reacción para el ácido sulfúrico

1) Dilución de ácido sulfúrico concentrado

 H2SO4 (c) → 2 H+ (aq) + SO4 2- (aq)

2) Reacción de ácido sulfúrico concentrado con una solución acuosa de hidróxido de sodio para formar agua y una solución acuosa de sulfato de sodio

H2SO4 (c) + 2 Na+ (aq) + 2 OH- (aq) → 2 Na+ (aq) + SO4 2- (aq) + 2 H2O

3) Reacción de ácido sulfúrico diluido con una solución acuosa de hidróxido de sodio para formar agua y una solución acuosa de sulfato de sodio

2 H+ (aq) + SO4 2- (aq) + 2 Na+ (aq) + 2 OH- (aq) → 2 Na+ (aq) + SO4 2- (aq) + 2 H2O

Planteamiento del problema

Diseño y uso de un calorimetro casero, con la mezcla de dos aguas a diferentes temperaturas, para calcular la constante k.

Hipótesis

A  partir del conocimiento previo acerca de la calorimetría ,  entendemos que el experimento de la mezcla de aguas a diferentes temperaturas, nos ayudará a la obtención de la constante requerida para posteriores experimentos.

Variables:

Independientes:

• Temperatura ambiente
• Presión atmosférica
• Pureza del reactivo.
• Presión dentro del calorímetro

Dependientes:

• Cantidad de ml de reactivos.
• Tiempo de checado de temp. de la mezcla.
• Cantidad de muestras.
• Temp. de cada muestra.
• Registro de temperatura respecto al tiempo con las muestras.
• Los reactivos.
• Masa de la mezcla del agua.
• Calor específico de la mezcla de agua.

Materiales para el calorímetro. 

• Algodón .
• Vaso de unicel de 1L y otro de ½ L.
• Papel Aluminio.
• Pegamento pega-blocks.
• Cinta adhesiva ( diurex).
• Caja de cartón.
• Bote de aluminio de un jugo del valle de 473 ml.
• Pintura negra y pintura dorada.

Reactivos.

• Agua destilada
• Ácido Sulfúrico
• Hidróxido de sodio

Equipo de laboratorio:

• Calorímetro.
• Termómetro.
• Campana de extracción.
• Balanza analitica.
• Parrilla de calentamiento.

Procedimiento.

• Se detendrán 2 muestras de agua destilada, a diferentes temperaturas.
• Se medirá la temperatura de ambas, después se mezclaran y se pondrá dentro del calorímetro.
• Se tomará el tiempo y cada cierto periodo se anotará la temperatura a la que esta, se repetirá este paso las veces que sean necesarias, hasta que no ya no tenga cambios de temperatura.
• Con los datos obtenidos se harán los cálculos respectivos para encontrar la k.

Procedimiento de dilución del ácido sulfúrico concentrado.

• Coloque 200 cm^3 de agua medidos con una probeta en el calorímetro. Tápalo y agita suavemente. Mida la resistencia del termistor cada 30 segundos durante 3-4 minutos.
• Mida con una pipeta aforada 2 cm^3 de ácido sulfúrico concentrado (98% m/m; δ = 1,841 g/cm^3 a 18°C) y viértelo en el calorímetro tomando la precaución de no mojar sus paredes.Tape rápidamente y agite para lograr una buena homogeneización de la solución, midiendo la resistencia del termistor cada 30 segundos. Ésta debe llegar a un valor prácticamente constante.
• Grafique resistencia en función del tiempo y determine Ri y Rf, tal como lo hizo en la experiencia anterior. Con estos valores calcule ti y tf. Calcule Δt.
• Antes de realizar la siguiente lave con abundante agua el calorímetro y los accesorios correspondiente.
• Repita el procedimiento anterior sustituyendo los 200 cm^3 de agua por igual volumen de NaOH 0,75 M. Grafique y determine Δt2.
• Coloque 100 cm^3 de NaOH 1,50 M en el calorímetro y 100 cm^3 de H2SO4 (2:100) en un vaso de precipitados. Antes de tapar el calorímetro, determine la temperatura del H2SO4 diluido midiendo la resistencia del termistor.
• Enjuague el termistor para eliminar el H2SO4 y mida la temperatura de la solución de NaOH. Coloque el termistor en la tapa del calorímetro.
• Agregue la solución de H2SO4. Mezcle rápidamente y tome los datos de resistencia del termistor como en las experiencias anteriores.
• Grafique resistencia en función del tiempo y determine Ri y Rf, tal como lo hizo en la experiencia anterior. Con estos valores calcule ti y tf. Calcule Δt3.

Diagrama de flujo.

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