La práctica de laboratorio No.1 llamada “Calor de reacción”

1. RESUMEN

La práctica de laboratorio No.1 llamada “Calor de reacción” consistió en  establecer la capacidad calorífica del calorímetro fabricado en el laboratorio y el calor de reacción de neutralización del ácido clorhídrico (HCl(ac)) con hidróxido de sodio (NaOH(ac)) y finalmente con los datos obtenidos realizar un diagrama entálpico del sistema que determine lo cambios de energía asociado a la reacción química dada.

Se realizó a través de cálculos estequiométricos para  la preparación de disoluciones de Hidróxido de Sodio y Ácido Clorhídrico a 1 M, los cuales son una base fuerte y un ácido fuerte respectivamente. Al reaccionar estos reactivos sucedió una reacción de neutralización, por lo tanto liberaron calor. El cálculo estequiométrico para la determinación del calor de reacción de neutralización entre los reactivos,  se tomó en cuenta su masa, el calor específico de los reactivos se consideró que eran iguales al valor del agua y la capacidad calorífica del calorímetro, el cual también fue encontrado  con un cálculo estequiométrico.

El calor de reacción de neutralización aproximadamente de -65.09 con una desviación estándar de ±18.78. La capacidad calorífica es aproximadamente de 199.6 con una desviación estándar de ±27.4

La práctica de laboratorio fue llevada a cabo a una temperatura de 25°C y una presión atmosférica de 0.84atm

1. OBJETIVOS

1. Objetivo general

Establecer el calor de reacción de neutralización a través de un calorímetro de vaso de duroport.

1. Objetivos específicos

1. Determinar la capacidad calorífica del calorímetro fabricado en el laboratorio.
2. Examinar el calor de reacción obtenida durante la reacción de neutralización entre  Hidróxido de Sodio y Ácido Clorhídrico.
3. Realizar un diagrama entálpico de la reacción de neutralización

1. MARCO TEÓRICO

1. Termodinámica

La Termodinámica es el campo de la física que estudia los procesos en los que se transfiere energía como calor y como trabajo. Sabemos que se efectúa trabajo cuando la energía se transfiere de un cuerpo a otro por medios mecánicos. El calor es una transferencia de energía de un cuerpo a un segundo cuerpo que está a menor temperatura.^[1].

1. Calorimetría

La Calorimetría es la parte de la física que se encarga de medir la cantidad de calor generada en ciertos procesos físicos o químicos.

1. Capacidad calorífica.

La Capacidad Calorífica es la cantidad de energía necesaria para aumentar 1K la temperatura de una sustancia También indica la mayor o menor dificultad que presenta dicha sustancia para experimentar cambios de temperatura bajo el suministro de calor.

1. Calorímetro

El calorímetro es un instrumento que sirve para medir las cantidades de calor suministradas o recibidas por los cuerpos. Una forma sencilla de medir el calor de reacción a presión constante en el laboratorio es mediante el uso de este aparato. Además  de medir el calor que se libera o absorbe en una reacción química, se puede determinar la capacidad calorífica específica de una sustancia.

El calorímetro consiste en un envase cerrado y perfectamente aislado con agua, un dispositivo para agitar y un termómetro. Se coloca una fuente de calor en el calorímetro, se agita el agua hasta lograr el equilibrio, y el aumento de temperatura se comprueba con el termómetro.

1. Capacidad calorífica de un calorímetro.

Las transferencias de calor se miden en un calorímetro a través de variaciones de temperatura. Previo a toda experiencia es necesario calibrarlo, esto es, determinar su capacidad calorífica. Para realizar el calibrado, se mezclan cierta cantidad de agua fría con agua caliente y se mide la temperatura de equilibrio. Durante este proceso una parte de la energía cedida por el agua caliente es absorbida por el vaso del calorímetro que eleva su temperatura. ^[2]

1. Calor de reacción

El calor de reacción: es el cambio de energía que se presenta del rompimiento o formación de enlaces químicos. El calor de reacción se expresa generalmente en términos de calorías, Joule (J)  y kilocalorías (Kcal). ^[3]

1. Reacción

  Una reacción química es un proceso por el cual una o más sustancias, llamadas reactivas, se transforman en otra u otras sustancias con propiedades diferentes, llamadas productos.^[4]

1. Reacciones exotérmicas y reacciones endotérmicas:

Durante las reacciones químicas puede producirse absorción o liberación de energía.

• Reacciones endotérmicas: son aquellas reacciones que absorben calor.
• Reacciones exotérmicas: son aquellas reacciones donde se libera calor.

1. La reacción entre un ácido y una base

Son un tipo de reacciones entre un ácido y una base, formándose una sal y agua. En estas reacciones un ácido pierde sus propiedades como tal, siendo neutralizado por una base, y viceversa. ^[5] Es decir:  

Ácido   +   Base           →          Sal  +   Agua

1. El cambio de energía en una reacción

El cambio de energía que acompaña a una reacción química en el laboratorio, los reactivos y productos constituyen el sistema. El recipiente y todo lo demás se considera el entorno. Los sistemas pueden ser abiertos, cerrados o aislados.

• Un sistema abierto es aquél en el que la materia y la energía pueden intercambiarse con su entorno.
• Un sistema aislado es aquél en el que no hay intercambio de energía ni de materia con el entorno.
• Un sistema cerrado puede intercambiar energía, pero no materia, con su entorno.

1. Diagrama entálpico

     Los diagramas entálpicos son representación gráfica del contenido energético de reactivos y productos. En el eje vertical se representa la variación de entalpía del proceso y en el eje horizontal se representa el avance de la reacción.^[6]

...