CALOR DE DISOLUCION - CALOR DE REACCION 1.- OBJETIVO. Este informe de laboratorio guiara la forma de hallar el calor de reacción en un proceso exotérmico de una sustancia a través de un proceso único ya establecido establecido arbitrariamente donde se llevan a cabo diversidad de sucesos que involucran los diferentes conceptos termodinámicos que previamente se deben tener para su correcta realización y un buen calculo de los calores específicos a determinar. Dentro de los objetivos que pretendemos alcanzar en esta práctica de laboratorio están los siguientes: Cuantificar el calor de reacción en un proceso exotérmico, y a la ves el calor de neutralización que se produce al reaccionar una base con un acido.
2.- FUNDAMENTO TEORICO. 2.1 Calor de reacción: El calor de reacción, Qr se define como la energía absorbida por un sistema cuando los productos de una reacción se llevan a la misma temperatura de los reactantes. Para una definición completa de los estados termodinámicos de los p roductos y de los reactantes, también es necesario especificar la presión. Si se toma la misma presión para ambos, el calor de reacción es igual al cambio c ambio de entalpía del sistema, DH r. En este caso podemos escribir: Qr= DHr Los calores de reacción se calculan a partir de los calores de formación. El calor de reacción:
es el cambio de energía que q ue se presenta del rompimiento o formación de enlaces químicos. El calor de reacción se expresa ex presa generalmente en términos de calorías o kilocalorías (Kcal). Actualmente también se utiliza el joule (J) como medida de energía cuando se habla de cambios químicos. El calor de reacción puede recibir diferentes nombres según el tipo de cambio que se produce en la reacción. Puede nombrarse entonces como: calor de formación, calor de combustión, calor de neutralización, etc. Esta parte de la Química es objeto de estudio de la Termoquímica, a la que qu e podemos definir como la rama estudia los cambios de energía calórica que acompañan a las reacciones químicas. Cuando se determina el calor de reacción, se conoce la cantidad de calor liberada o absorbida en una reacción a la misma temperatura de los reaccionantes. Si en la reacción química se produce absorción de energía se denomina endotérmica, y si hay, lo contrario, liberación de energía se denomina exotérmica. Para trabajar este asunto debes manejar el con cepto de Entalpía, simbolizado en Química con la letra H, debes saber que es el calor liberado o absorbido en una reacción por una
presión constante; y este se determina calculando la variación de calor entre las sustancias resultantes y las reaccionantes. Esta determinación se denomina variación de entalpía, VH. El signo de éste resultado o valor señala si hubo liberación de calor o absorción del mismo. El valor arrojado por esta diferencia o variación indica que tanto los reaccionantes como los productos contienen calor que es característico de su masa. El contenido de calor es una medida de la energía que está acumulada por una sustancia durante su formación. Si el valor de la variación de entalpía es positivo, hubo absorción de calor durante la reacción; y si es negativo significa lo contrario, que hubo liberación de calor. Tipos de reacciones según la Entalpía: a) Reacciones endotérmicas: son aquellas reacciones que absorben calor, lo que significa que la energía de las moléculas de las sustancias resultantes o productos (EP) es mayor que la energía de las moléculas de las sustancias reacc ionantes (ER). b) Reacciones exotérmicas: son aquellas reacciones donde se libera calor, esto significa que la energía de las moléculas de las sustancias resultantes o p roductos (EP) es menor que la energía de las moléculas de las sustancias reaccionantes (ER). 2.2 Calor de Disolución: .Cuando se disuelve un soluto en un disolvente, en general, se produce un intercambio de energía que se manifiesta en un aumento o disminución de la tem peratura del sistema. El calor absorbido o liberado se denomina calor de disolución. Si el proceso de disolución es e xotérmico, se libera calor y la temperatura del sistema aumenta. Si el proceso es endotérmico, se absorbe calor y la temperatura del sistema disminuye. En una disolución exotérmica la energía del disolvente más la del soluto, por separado, es mayor que la energía del disolvente y el soluto una vez mezclados. La diferencia de ene rgía es lo que conocemos como calor de disolución o entalpía de disolución (cuando el proceso tiene lugar a presión constante). En este caso es una entalpía negativa, puesto que en el estado final el sistema tiene menos energía que el inicial. En una disolución endotérmica ocurre lo contrario, la energía del estado inicial (soluto y disolvente por separado) es menor que la energía del estado final (la disolución). Por tanto, la entalpía es positiva.
3.- MATERIALES Y REACTIVOS
Termómetro -10 A 250 ºC Calorímetros Probeta Varilla de vidrio H2O Hidróxido de sodio Acido clorhídrico 0.5 M
4.- PROCEDIMIENTO 4.1.- Calor de disolución del NaOH:
Inicio “Se hace el respectivo pedido de materiales”
-Pesar el calorímetro vacio -Poner 150 ml de agua -Anotar la temperatura -Pesar 2 g de NaOH -Echar el NaOH pesado y agitar hasta que el NaOH se disuelva. -Anotar la máxima temperatura alcanzada
“Calcule el calor generado por la Disolución”
FIN
4.2.- Calor de Neutralización Inicio “Se hace el respectivo pedido de materiales”
-Pesar el calorímetro vacio -Poner 100 ml de HCL 0.5 M -Anotar la temperatura -Echar 100 ml NaOH 0.5 M al acido . -Anotar la máxima temperatura alcanzada
“Calcule el calor generado por la neutralización”
FIN
5.- DATOS 5.1.- Calor de disolución del NaOH: Tf = 20 ºC Ti = 19 ºC
5.2.- Calor de Neutralización Tf = 22 ºC Ti = 18 ºC
6. CALCULOS. Densidad de la disolución de HCl 5 M tomado de las tablas 1,08 g/mL Densidad de la disolución de NaOH 5 M 1,18 g/mL
Calor generado en la mezcla y absorbido por ésta
( )
Dado que en la reacción han intervenido solamente
8.- CONCLUSIONES Se calculo el calor de NEUTRALIZACION de las sustancias a estudiar dando cuenta de la existencia de factores que perjudicaron el calculo de estos calores, para cada sustancia. El calor es energía que es transferida de un sistema a otro, debido a que se encuentran a diferentes niveles de temperatura. Por esta razón, al poner los dos cuerpos en contacto, el que se encuentra a mayor temperatura transfiere calor al otro hasta que se logra el equ ilibrio térmico. Distintas sustancias tienen diferentes capacidades para almacenar energía interna al ig ual que para absorber energía ya que una parte de la energía hace aumentar la rapidez de traslación de las moléculas y este tipo de movimiento es el responsable del aumento en la temperatura. 9.- BIBLIOGRAFIA. - MICROSOFT STUDENT. - SERWAY, Raymond A. Física, Cuarta Edición. Editorial McGraw-Hill, 1996. - LEA Y BURQUE, “ physics: The Nature of Things”, Brooks/ Cole 1997.
