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Energía Interna y Entalpia
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LABORATORIO DE FISICOQUÍMICA FISICOQUÍMICA I
TERMOQUÍMIC MA-0
AÑO NACIONAL DE LA INTEGRACIÓN Y EL RECONOCIMIENTO DE NUESTRA DIVERSIDAD
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UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS (U n i ver ver si dad del Perú Per ú decana de d e Amé Am é r i ca)
FACULTAD DE QUÍMICA E INGENIERÍA QUÍMICA DEPARTAMENTO ACADÉMICO DE FISICOQUÍMICA
LABORATORIO DE FISICOQUÍMICA I
PRÁCTICA N°02: TERMOQUÍMICA TERMOQUÍMICA
PROFESOR:
TORREZ DÍAZ, Francisco ALUMNA:
PALACIOS VILA, Yessenia Mabel F ECHA DE REAL I ZACI ZACI ÓN:
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Martes 18 de setiembre delUseful 2012. Not useful FECHA DE ENTREGA: ENTREGA:
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LABORATORIO DE FISICOQUÍMICA I
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ProblemasC3
TERMOQUÍMIC
En la primera parte se halló la capacidad calorífica del sistema del agua fría con u temperatura aproximadamente 17.7 °C que se encontraba en el termo, con el agua helada q se encontraba en la pera a una temperatura de 8.9°C.
Para esto se tomaron las temperaturas iniciales de cada una, y luego cada 10 segund conforme iba cayendo el agua de la pera en el termo.
En la segunda parte de halló el calor de neutralización de la solución de NaOH ≈ 0,2 N con solución de HCl ≈ 0,8 N.
Para esto, primero se preparó se usó biftalato para hallar la normalidad corregida del NaO Luego de obtener la normalidad corregida de la sosa pasamos a titular con el HCl para poder hallar la normalidad corregida del ácido.
Una vez halladas ambas concentraciones, se procede a calcular los volúmenes del ácido y base, para así poder hallar el calor de Neutralización. Para hallar los volúmenes se aplicaron las siguientes fórmulas. Vácido + V base = 300 mL (VN)ácido = (VN) base
You're Reading a Preview Unlock full access with a free trial.
Luego de haber hallado los volúmenes de la base y el ácido respectivamente, se procede Download With Trial de la base en el termo. poner el volumen del ácido hallado en la pera, y Free el volumen
Finalmente, se procede a dejar caer el ácido contenido en la pera hacia la base que encontraba en el termo.
Para hallar el calor de neutralización, se toman las temperaturas iniciales del ácido y Sign up to vote on this title base, las temperaturas cada 10 segundos conforme se realiza la mezcla y finalmente Useful Not useful temperatura final de la mezcla.
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LABORATORIO DE FISICOQUÍMICA I
TERMOQUÍMIC
INTRODUCCIÓN La Energía que mueve a la sociedad. Los avances tecnológicos del mundo actual, es relacionados con el aumento de la cantidad de energía disponible para llevar a ca diversas tareas que antes eran realizadas por el esfuerzo muscular del hombre: los bien servicios y la producción están relacionados con el consumo de energía. A nuestro alrededor, los objetos que observamos siempre están sujetos a ciertos cambios, decir, existen, en una transformación constante (transformación química o física), es transformaciones o reacciones están acompañadas de cambios térmicos. La termodinámica es la rama de la física que describe y relaciona las propiedades físicas la materia de los sistemas macroscópicos, así como su intercambio de energía; significa q la termoquímica es la ciencia más íntimamente relacionada con las necesidades del homb en la sociedad actual por su crecimiento en el consumo de energía para producir biene servicios. Existen diferentes formas de energía: el trabajo de fricción de un bloque que se desl sobre un plano, la energía eléctrica, magnética, nuclear, la energía almacenada en un fot o cuanto de luz, la energía química de un combustible y otras más; todas estas formas energía caen en un campo de análisis termodinámico las cuales fueron analizadas en experiencia de laboratorio. La termodinámica es fundamental para todas las ramas de ciencia y la ingeniería. PRINCIPIOS TEÓRICOS You're Reading a Preview 1. TERMOQUÍMICA Es la rama de la Fisicoquímica que se encarga del intercambio energético, Unlock full access with a free trial. es decir, la cantidad de calor absorbida o liberada en una transformación física o química. Las energías de miden en forma de calor, entalpía y Freede Trial variaciones de energía interna. Download Des de unWith punto vista práctico es esencial conocer si una reacción especifica hay absorción o desprendimiento de calor y en qué proporción a fin de ayudar su remoción o de suministrar en que sea necesario. Las unidades de energía son la caloría, el julio y la kilocaloría que vale 1000 calorías. Según el proceso químico involucrado el calor puede ser de Sign up to vote on this title
reacción, combustión, neutralización, formación, etc.
2. TIPOS DE REACCIONES QUÍMICAS Se pueden clasificar en dos:
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LABORATORIO DE FISICOQUÍMICA I
TERMOQUÍMIC EXOTERMICAS CALOR INVOLUCRADO ENDOTERMICAS
TIPOS DE REACIONES
NEUTRALIZACION
o d r e u c a e D
SOLUCIÓN
HIDRATA CIÓN
PROCESO INVOLUCRADO
DILUCIÓN FORMACIÓN
REACCIÓN
You're Reading a Preview
COMBUSTIÓN
Unlock full access with a free trial.
3.CALOR
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Son aquellas transferencias de energía que ocurren entre el sistema y
ambiente o entorno en virtud de una diferencia de temperatura. Así, pa
determinar la existencia o no de flujo de calor, debemos examinar la frontera ent el sistema y el entorno.
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Para el estudio termoquímico de un sistemaseUseful tienenque Notdar usefullas siguiente condiciones:
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LABORATORIO DE FISICOQUÍMICA I
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TERMOQUÍMIC
Para el estudio del sistema se pueden estudiar muchas funciones variabl de estado, tales como el volumen ( V), la presión (P), la temperatura ( T) número de moles (n), la entalpía ( H), la entropía ( S), etc .
Una función o variable siempre cumple la siguiente propiedad:
Su valor solo depende del estado del sistema pero no de como alcanzado el sistema ese valor.
Una cosa que también hay que tener presente es que el calor no es u forma de energía sino una forma de transferir energía.
a). CALOR DE REACCIÓN Es el calor liberado o absorbido en una reacción a condiciones determinada
Es una propiedad termodinámica de estado cuyo valor, depende principalment
de la temperatura de la reacción y se calcula por la diferencia entre las energía You're Reading a Preview
químicas de los productos, E p, y los reaccionantes, E r , es decir, QR = E p – Er . Unlock full access with a free trial.
Cuando la suma de los contenidos calóricos de los productos excede al de lo
reaccionantes, la diferencia Download es la cantidad deTrial calor requerida en la reacció With Free
endotérmica y es de signo positivo. Si la suma de los contenidos calóricos de lo
reaccionantes excede al de los productos la diferencia es la cantidad de cal liberada en la reacción exotérmica y es de signo negativo. Sign up to vote on this title
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LABORATORIO DE FISICOQUÍMICA I
TERMOQUÍMIC
Q ganado
-Q per dido
Q mCeT
Donde:
m: masa de sustancia Ce: calor específico de la sustancia T: cambio de temperatura de la sustancia
b). CALOR DE NEUTRALIZACIÓN Al neutralizar soluciones diluidas de ácidos con bases fuertes también a la temperatura ambiente, el calor de neutralización por mol de agua formada es esencialmen constante e independiente de la naturaleza del ácido o la base. Esta constancia del calor d neutralización se entiende fácilmente cuando se recuerda que los ácidos fuertes, bases y sales se disocian completamente en sus soluciones diluidas y que en consecuencia el proceso de neutralización comprende únicamente combinación del ión hidrógeno e You're Reading ala Preview hidroxilo para formar agua no ionizada. Como este proceso es igual a toda neutralización Unlock full access with a freeformada. trial. el valor correspondiente de H será cada molde agua Esta constancia de calo de neutralización no es aplicable cuando se trata de ácidos y bases débiles. Download With de Free Trial Un tipo de calor de reacción es el calor neutralización de ácidos y bases.
Cuando se usa soluciones diluidas de ácidos y bases fuertes la única reacción que se
produce es la formación de agua a partir de los iones OH- y H+, de acuerdo a la ecuación
Na OH
( ac)
H
Cl
( ac)
H 2O( L ) Na
Cl
( ac)
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H
13,70
kcal molH
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LABORATORIO DE FISICOQUÍMICA I
TERMOQUÍMIC
PROCEDIMIENTO
Calor de Neutralización de Solución ≈ 0,2 N de NaOH con Solución ≈ 0,8 N d
HCl.
Para el biftalato de Potasio.
Se pesó 0,2019 g de biftalato de potasio y se puso en un matraz, luego s procedió a agregarle agua hasta que se disuelva. M biftalato de potasio: 0,2019 g. M biftalato de potasio: 204,228 g/mol. #Eq-g biftalato de potasio = m biftalato de potasio = 9.886 x 10-4 eq-g. M biftalato de potasio You're Reading a Preview
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Cálculo de la Concentración de NaOH.
Trial la verdadera concentració Se neutralizó el NaOH con elDownload biftalato,With paraFree conocer del NaOH. En la bureta se colocó la solución de NaOH, y en el matraz se encontraba biftalato.
N NaOH = 0,2672 N. Sign up to vote on this title
del NaOH, se procede a Una vez que se conoce la verdadera concentración neutralizarlo con el HCl, para así conocer la verdadera concentración del HCl. Useful
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LABORATORIO DE FISICOQUÍMICA I
TERMOQUÍMIC
Vbase = 81 mL.
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Vácido = 219 mL.
Una vez hallados los volúmenes del ácido y base se repite la primera parte d experimento, solo que en vez de agua se va usar el NaOH y el HCl. En el termo, se pone 219 mL de HCl y en la pera se ponen 81 mL de NaOH Luego dejamos caer el ácido sobre la base. Temperatura del NaOH:
20,7 ºC.
Temperatura del HCl:
21,3 ºC.
Temperatura final de la mezcla: 23,7 ºC. You're Reading a Preview
Calor de Neutralización.
Unlock full access with a free trial.
With Free Trial Se puede calcular a partir de laDownload ecuación:
Q = C (T 2 - T1) n Sign up to vote on this title
Dónde: T : Temperatura de equilibrio.
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LABORATORIO DE FISICOQUÍMICA I
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TERMOQUÍMIC
20
96%
Tabla Nº 2: Datos Teóricos Calor específico del agua (cal/gºC) a 8.9°C
Calor de neutralización (Kcal/mol H2O)
1.0026
13.78
Tabla Nº 3: Datos Iniciales de las Aguas T inicial agua fría (ºC)
T inicial agua helada (ºC)
17.7
8.9
Tabla Nº 4: Datos obtenidos en la mezcla del agua You're Reading a Preview tiempo Temperatura Unlock full access with a free trial. (s) (ºC)
5 17 Trial Download With Free 10
16.3
15
15.8
20
14.7
25 30
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0.2019
3.7
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TERMOQUÍMIC
Incoloro grosella
→
Fenolftaleína
Tabla Nº 6: Datos obtenidos en la Valoración de la Solución de HCl VHCl (mL)
V gastado HCl (mL)
Indicador
5
13.55
Fenolftaleína
Viraje
Incoloro grosella
→
Tabla Nº 7: Datos iniciales de las soluciones Temperatura NaOH (ºC)
Temperatura HCl (ºC)
20.7
21.3
Tabla Nº 8: Datos obtenidos en la Neutralización You're Reading a Preview Unlock full access with a free trial. tiempo Temperatura (s) (ºC) Download With Free 0 20.9Trial
5
21
10
21.1
15
21.2 Sign up to vote on this title
20
21.4
25
21.6
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LABORATORIO DE FISICOQUÍMICA I
TERMOQUÍMIC
Tabla N°9: “TABLAS DE RESULTADOS”
Tabla Nº 9.1: Capacidad Calorífica del Sistema incluyendo el agua helada Capacidad calorífica del sistema (cal/ºC) 300.78 cal/ºC
Tabla Nº 9.2: Resultados de las valoraciones NNaOH (N)
NHCl (N)
VNaOH (mL)
VHCl (mL)
0.2672
0.7214
219
81
Tabla Nº 9.3: Resultados del calor de Neutralización y % de error You're Reading a Preview
Calor de neutralización (Kcal/mol) % Error Unlock full access with a free trial. 13.88
Download With Free Trial
0.73%
CÁLCULOS 2)Capacidad Calorífica del Sistema (para el agua): Sign up to vote on this title
a.- Para hallar la capacidad calorífica de todo el sistema que está perdiendo calor s Useful Not useful utiliza la siguiente fórmula: m Ce (TE - TH) = C' (TF - TE)……..(1)
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LABORATORIO DE FISICOQUÍMICA I
TERMOQUÍMIC
b.- Hallando la capacidad calorífica de todo el sistema(Calorímetro) incluyendo la del agu helada se calcula mediante: C = C' + mC e C = 150.39 cal/ºC + 150 g (1.0026 cal/gºC) C = 300.78 cal/ºC
3)Calor de Neutralización: a) Cálculo de las Normalidades corregidas: -
Para el NaOH: Se trabajó con NaOH ( 0.2 N) para calcular la normalidad corregida se utilizó biftalato de potasio. =0.2019 g
Haciendo la valoración respectiva se utilizó:
You're Reading a Preview
Como dato:
Unlock full access with a free trial.
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Igualando los números equivalentes(#Eq): Sign up to vote on this title
# Eq biftalato = # EqUseful NaOH
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LABORATORIO DE FISICOQUÍMICA I
TERMOQUÍMIC
El volumen gastado del NaOH en la valoración es:
Para hallar la normalidad corregida del ácido(HCl) se utiliza la igualdad:
b) Cálculo de los volúmenes del ácido y de la base: Tenemos de dato que los volúmenes del ácido y de la base suman: …….( Reading You're a Preview
............(
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Download With Free Trial Reemplazando en
Reemplazando en ( Sign up to vote on this title Useful Not useful
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Datos: T2 = 23.7 °C
Para hallar el número de moles observamos la reacción: NaOH (aq) 0.2672N 219 mL
+
HCl (aq) 0,7214N 81 mL
N NaOHl M NaOH NaOH 0.2672 N
n NaOH V NaOH
+
H 2 O (l)
N H Cl M H Cl H Cl
0.7214 N
1
NaCl (aq)
n H Cl V H Cl
1
0.2672 N 0.219 L n NaOH
0.7214 N 0.081 L n H Cl
0.0585 moles n NaOH
0.0584 m o l e s n H Cl
You're Readingpara a Preview Reemplazando los datos en la ecuación halalr el calor de neutralización : Unlock full access with a free trial. C T 2 T 1 Q
n Download With Free Trial 300.78 cal/º C23 .7C 21 .00 C Kcal Q 13 .88 0.0585 mol mol
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Qteórico
Qexp erimental
Qteórico
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% E (Q)
ProblemasC3
TERMOQUÍMIC
100%
% E (Q)
Kcal 13.88 13.78 Kcal mol mol 100% Kcal 13.78 mol
% E (Q)
0.73%
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En esta práctica se concluye que un calorímetro a presión constante sirve determinar el calor intercambiado que acompaña a una reacción química dada. Sign up to vote on this title
useful Useful hay Not En un sistema, cuando existe una reacción química variación de energ esto se da porque hay ganancia y pérdida de calor.
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LABORATORIO DE FISICOQUÍMICA I
TERMOQUÍMIC
Antes de iniciar el trabajo en el laboratorio se recomienda verificar que l materiales estén en buen estado.
Se deben lavar los materiales que se van utilizar para evitar contaminar l reactivos y así obtener resultados óptimos.
Manipular los materiales con mucho cuidado ya que son de vidrio y podría romperse.
Al armar el equipo para la capacidad calorífica se deben asegurar bien tod las partes para evitar que se desarme al momento del experimento.
Medir con precisión las temperaturas en los tiempos requeridos para obten You're Reading a Preview buenos resultados. Se recomienda trabajar rápidamente con el agua helada, ya que esta d Unlock full access with a free trial.
calienta al momento de introducirla en la pera. Download With Free Trial
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LABORATORIO DE FISICOQUÍMICA I
CUESTIONARIO
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1. ¿Cuáles son las reglas q se deducen de la ley de Hess? Dar ejemplos Download With Free Trial
“EL CAMBIO TÉRMICO A PRESIÓN O VOLUMEN CONSTANTE DE UN CAMBIO FÍSICO O QUÍMICO, ES EL MISMO SI SE LLEVA EN UNA ETAPA O EN VARIAS ETAPAS” De la Ley de Hess se deducen las siguientes reglas: a) La Entalpía de una reacción viene dada por la diferencia de la entalpía Sign up to vote on this title
formación de sus productos menos la entalpía de formación los reactantes. useful Useful Notde
b) La entalpía de formación de un compuesto es igual a la entalpía de formaci
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Energía Interna y Entalpia
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LABORATORIO DE FISICOQUÍMICA I
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ProblemasC3
TERMOQUÍMIC
Hf o (CO2) = -94,09 Kcal /mol Hf o (CO) = -26,46 Kcal /mol
C (s) + O2 (g) CO2 (g) C (s) + ½ O2 (g) CO (g) Calculo de la Entalpía de reacción
CO + ½ O 2 CO2 - Hf o (CO) - (½. Hf o (O2)) = - 94,09 Kcal/mol + 26,46 Kcal/mol - (½. 0) Kcal/mol = - 67,63 Kcal/mol Hr o =
Hf o (CO2)
Calculo de la Entalpía de Combustión
C2 H4 (g) -1 410,97
+
298 1410 ,97
H2O (l) 0
1366 ,83
C2 H5 OH (l) -1 366,83
= -44,14 KJ/mol 2.¿Establezca la relación entre ΔH y ΔU para una reacción de fase gaseosa, y determine el ΔH y ΔU para la obtención del amoniaco a partir de sus elementos en fase gaseosa? Para una fase gaseosa, la relación entre ΔH y ΔU es: ΔU = ΔH – ΔnRT You're Reading a Preview
Donde n = núm. de moles de productos de moles de reactivos gaseosos Unlock fullgaseosos access with –a núm. free trial. Para la obtención de amoniaco tenemos la reacción: Download With Free Trial N2(g) + H2(g) → 2NH3(g) Donde ΔH = -46.2 KJ/mol a 25ºC Ahora, Δn = 2 – (3+1) = -2
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Como tenemos ΔH = -46.2 KJ/mol, calculamos ΔU
ΔU = ΔH – ΔnRT
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LABORATORIO DE FISICOQUÍMICA I
TERMOQUÍMIC
Si conocemos ΔH para una temperatura dada, podemos calcular el calor de la reacció para cualquier otra temperatura. Debemos conocer las capacidades caloríficas molares d las sustancias que intervienen en la relación: ΔHº = Hº(productos) – ΔHº(reactivos)
Para encontrar la dependencia de esta cantidad con la temperatura, dereivamos en función de temperatura:
Por defeniciom dΔHº/dT = Cpº, por tanto:
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Donde Cpº es la capacidad calorífica molar, y ΔCpº se calcula mediante capacidades
caloríficas molares individuales de productos y reactivos. Download With Free Trial Operando obtenemos:
Integrando de T o. Que es la temperatura estándar, a T, temperatura cualquiera: Sign up to vote on this title
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LABORATORIO DE FISICOQUÍMICA I
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TERMOQUÍMIC
Debemos tener en cuenta que para un intervalo de temperatura pequeño, se conside constante las capacidades caloríficas, pero para intervalos muy grandes, consideramos Cp como función de T: Cp = a + bT + cT 2 + dT3 + … Donde a, b, c, d son constantes para un determinado material.
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BIBLIOGRAFÍA d Castellán Gilbert Download W. “Fisicoquímica” 2 ª edición, México, 1974-1987 With Free,Trial Capitulo – Leyes de la termodinámica- pág. 9 Pons Muzzo, Gastón. “Fisicoquímica”, 3ra Edición, Lima-Perú, 1975. Págs. 125-128,162-164
http://www.scribd.com/doc/4990297/CALOR-DE-NEUTRALIZACION-fisicoquimic 1 up to vote on this title HANDBOOK OF CHEMISTRY ANDSign PHYSICS
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84TH EDITION , ED CRC PRESS 2003 - 2004
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LABORATORIO DE FISICOQUÍMICA I
TERMOQUÍMIC
APENDICE GRÁFICA N°01 Gráfica tiempo (T) vs temperatura (t) de Capacidad Calorífica del Calorímetro T
vs
t
18 16 A R U T A R E P M E T
14 12
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En la gráfica (1), nos muestra que al mezclar el agua helada con e agua a temperatura ambiente, la temperatura disminuye con el tiemp
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LABORATORIO DE FISICOQUÍMICA I
T
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TERMOQUÍMIC
vs
t
24 23.5 23
A R U T 22.5 A R E P 22 M E T
21.5
21 20.5 0
10
20
30
40
50
60
TIEMPO (s)
En la gráfica (2), se observa que en la reacción de neutralización temperatura aumenta con el tiempo hasta alcanzar un valo constante. You're Reading a Preview Unlock full access with a free trial.
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