Practica 1 CALOR DE NEUTRALIZACION
OBJETIVO:
1- Explicar Explicar el concept concepto o de Entalpia Entalpia de Reacc Reacción ión y determinar determinarla la experimentalmente para una reacción en fase liquida. 2- Explicar Explicar el concepto concepto de reacci reacción ón exotérmica exotérmica y reacció reacción n endotérmica endotérmica y analizar los datos experimentales de una reacción y determinar que tipo de reacción corresponde. 3- Explicar Explicar el concepto concepto de capacidad capacidad Calorífic Calorífica a del calorímetro calorímetro y determinar determinar su valor. 4- Explicar Explicar el concept concepto o del Calor Calor de Neutrali Neutralizaci zación. ón. FUNDAMENTO:
La Termoquímica es la rama de la termodinámica que se encarga de estudiar los cambios de energía que acompañan a una reacción química. Puesto que las Leyes Termodinámicas están basadas en la experimentación y la observación. La Primera Ley de la Termodinámica establece el Principio de Conservación de la Energía que matemáticamente se expresa como:
U=q-w
Cuando se mezclan dos reactivos, y si estos son un acido y una base el cambio térmico de esta reacción recibe el nombre de Calor de Neutralización. la definición de este concepto es: “al neutralizar soluciones diluidas de ácidos con bases fuertes a temperatura ambiente, el calor de neutralización por mol de agua formada es esencialmente constante e independiente de la naturaleza del acido o base”. Todas las practicas de calorimetría se llevan a cabo en un frasco de Dewar o “termos”, también llamados calorímetros, pero no son inertes interactúan con las sustancias o reactivos o productos por lo tanto es necesario entonces conocer la energía que absorbe el calorímetro para esto se determina por medio de la “capacidad calorífica del calorímetro”
MATERIAL:
- Plancha de calentamiento - Vaso de precipitado de 200ml - 4 tubos de ensaye de 13 x 100 - 1 placa de poliuretano - 1 gradilla - 2 termómetros REACTIVOS:
-HCl 1M -NaOH 1M -Agua desionizada PROCEDIMIENTO:
a) Determinación de la constante del calorímetro Colocar en un tubo de ensaye de 2 ml de agua desionizada y colocarlos en un tubo de agua a temperatura ambiente conocida. En otro tubo colocar otros 2 ml de agua destilada y colocarlo en un baño de agua caliente (T≈50°C). Espere a que se estabilice la temperatura de ambos tubos en los baños, registrar dichas temperaturas y colocar el primer tubo en un bloque de poliuretano con el fin de aislarlo y mantener la temperatura constante. En ese momento añadir inmediatamente el contenido del tubo de agua caliente (T≈50°C) en el primero, en el cual se va a llevar a cabo la “reacción” y al que se identificara como el calorímetro. Arrancar el cronometro en el momento de la adición y tomar temperatura cada 30 segundos durante 5 minutos. Repetir el proceso anterior. b) Determinación de la Entalpia de Neutralización del Acido Clorhídrico y la Sosa.
Colocar en un baño de agua a temperatura ambiente dos tubos de ensaye (uno de ellos en el calorímetro etiquetado en el paso anterior), con diferentes cantidades de HCl y NaOH según se establece en la Tabla I. esperar a que la temperatura se estabilice y sea aproximadamente la misma en ambos tubos (±0.5°C) y colocarlos en los bloques de poliuretano, registrando las respectivas temperaturas iníciales de las soluciones con un termopar en cada solución. (se debe de tener extremo cuidado de no intercambiar los termopares entre las soluciones, pues cualquier volumen, por mínimo que sea, de una solución en otra,
contamina la reacción). En ese momento añadir rápidamente el contenido de un tubo en el calorímetro que esta dentro del bloque de poliuretano, agitar la solución resultante y arrancar el cronometro, tomando datos de temperatura cada 30 segundos (con realizar el procedimiento para los volúmenes indicados en la tabla siguiente) Experimento n°
1
2
3
Volumen de HCl(ml)
1.5
2
2.5
Volumen NaOH(ml)
2.5
2
1.5
DATOS EXPERIMENTALES Y CALCULOS:
1.- Calcular la capacidad calorífica del calorímetro por medio de un balance de materia y energía tomando los datos experimentales de la parte del procedimiento I, con la siguiente ecuación donde se despeja C: Cpa m2 (TC-Te) = (Cpa m1) (Te-Ti) NOTA: considere que el calor especifico del agua (Cpa) es igual a 1cal x
g-1K. Donde: m1=es la masa de agua del calorímetro a la T1. m2=es la masa del agua del calorímetro a la T2, donde t2˃t1 Te= temperatura de equilibrio. Peso del agua en calorímetro: m1= (V1xδ T1)=________________g. Lectura de temperatura: Ti= (t1+273.15)=_______________°K. Peso del agua agregada al calorímetro: m2= (V2xδ T2)=_________________g. Lectura de la temperatura del agua agregada: Tc= (tc+273.15)=________________°K. Lectura de la temperatura máxima de la mezcla por medio de la grafica: Te= (te+273.15)=________________°K Capacidad del calorímetro: C=_____________________calorías.
2.- calcular Q para la reacción de neutralización, para la reacción: NaOH (ac) + HCl (ac) →NaCl (ac) + H 2O (l) Con los datos de la parte b) para cada corrida de datos, con la ecuación* considerando que la densidad de una solución 0.5 M de la sal NaCl producida por la reacción de neutralización de un acido 1 M al reaccionar con NaOH 1M es 1.03g/ml y el calor especifico de la misma solución es 0.93cal/g°C. Q= [C+ (Vt x δNaCl x CpNaCl)](T2-T1) * Donde T1 es la temperatura de la solución de HCl 1M: T1 = (t1+273.15)= _______________________°K Experimento 1 Tiempo
Experimento 2 Temperatura
Tiempo
Temperatura
30
30.5
30
24.1
60
30.1
60
23.8
30
29.4
30
23.1
60
28.7
60
23
30
27.8
30
22.8
60
27.6
60
22.5
30
27.3
30
23.3
60
26.8
60
23.1
30
26.5
30
23
60
26
60
22.9
ANEXO DE GRAFICA:
3.- Balancee la reacción de neutralización entre las soluciones del acido clorhídrico y de hidróxido de sodio, obtener el numero de moles de agua que se obtienen en la reacción.
4.- Con el valor del número de moles de agua, calcular el calor de neutralización de la reacción por mol de H 2O. q= Q/n
5.-es sabido que el calor de neutralización tiene un valor de -55,898Kj/mol. Comparar con el valor obtenido experimentalmente y obtener el % de desviación respecto a este.
CUESTIONARIO: 1.- Definición de calor de neutralización: R= Es el calor intercambiado en la reacción de un ácido con una base a una dada temperatura y presión, para formar un mol de agua.
2.- Investigue como se vería afectado el calor de neutralización si se mezcla un acido fuerte y una base débil R= Es muy pequeño, tanto que no sería apreciable.
3.-¿ Porque el valor del calor de neutralización entre un acido y una base fuerte es constante e independiente de la naturaleza de estos? R= Porque los ácidos fuertes, bases y sales se disocian completamente en sus soluciones diluidas y en consecuencia el proceso de neutralización comprende únicamente la combinación del ion hidrogeno e hidroxilo para formar agua no ionizada.
4.- Investigue una aplicación termodinámica, donde involucre el valor del calor de neutralización. R= En magneto hidrodinámica se tratan de aprovechar las diferencias de entalpía para generar, con utilidad práctica, electricidad.
5.- Una muestra de 566g de agua se calienta desde 8.5 °C hasta 75°C. calcule la cantidad de calor absorbido por el agua.
OBSERVACIONES:
CONCLUSIONES:
Bibliografia:
Fundamentos de Fisicoquimica, Maron & Prutton, Limusa Editorial.
