DETERMINACIÓN DEL CALOR DE COMBUSTIÓN DE ALCOHOLES PRÁCTICA N°7
HIPÓTESIS Vamos a obtener teóricamente la cantidad de energía que tiene cada grupo metileno en los diferentes alcoholes, es decir, en qué cantidad de KJ aumenta o disminuye, cada grupo CH2-(metileno) a las diferentes moléculas. Conoceremos los calores de combustión del metanol (CH3OH), etanol (CH3CH2OH) y n-butanol (CH3CH2CH2CH2OH), usando a la acetona (CH3COCH3) como líquido de referencia y por último comprobaremos el calor de combustión del grupo CH2-(metileno) por los resultados que tengamos tras la experimentación.
REPORTE 1.1.- Anote sus datos experi mentales T°C amb.= Líquido
Densidad (g/ml)
T(°C)i
T(K) i
T(°C)F
T(K)F
Acetona
0.79 g/ml
24°C
297.15K
58°C
331.15K
Metanol
0.7915 g/ml
24°C
297.15K
48°C
328.15K
Etanol
0.7893 g/ml
24°C
297.15K
54°C
327.15K
1-Butanol
0.80 g/ml
24°C
297.15K
64°C
337.15K
2.2.- Escr Escriba iba la reacci reacción ón de com bustión bus tión para cada una de las sustanc ias. Acet Ac eton ona a CH3COCH3(l) + 4O2(g)
3CO2(g)
+ 3 H20(g)
Metanol CH3OH(l) + 3/2 O2(g)
CO2(g) + 2H20(g)
Etanol CH3CH2OH(l) + 3O2(g)
2CO2(g) + 3H20(g)
n-Butanol CH2CH2CH2CH2OH(l) + 6O2(g)
4CO2(g) + 5H20(g)
3.- Determine la ΔcH de cada alcohol utilizando la ecuación No. 7.
Dónde:
= Densidad de la acetona (0.79 g/mol) y = Densidad del alcohol usado en la reacción.
= Volumen de acetona (2ml) y = Densidad del alcohol usado en la reacción. =Peso molecular del alcohol usado en la reacción y = Peso molecular de la acetona (58.04 g/mol).
OH,2 Y A,2 = Temperatura final del Alcohol y la acetona. OH,2 Y A,2 = Temperatura inicial del Alcohol y la acetona. ΔcH acetona (l) = calor de combustión de la acetona que es igual a -1789.9 kJ/mol Metanol Densidad=0.7915 g/ml Peso molecular: 32.04 g/mol
.79g (2)32.4 ∆ ()= .795 (2)58.4 (328.5K−297.5K) (33.5−297.5)
∆ ()=-899.19 Etanol
Densidad=0.7893 g/ml Peso molecular: 46.07 g/mol
(-1789.9 kJ/mol) =
.79g (2)4.7 327.5K−297.5K) (-1789.9 kJ/mol) = ∆ ()= .7893 (2)58.4 ((33.5−297.5)
∆ ()= -1254.72 1-butanol Densidad=0.80 g/ml Peso molecular: 74.12 g/mol
.79g (2)74.2 ∆ (−)= .8 (2)58.4 (337.5K−297.5K) (33.5−297.5)
(-1789.9 kJ/mol) =
∆ (−)= - 2655.55 4.- Calcule la ΔcH del grupo metileno en los alcoholes. Para esto calcule: (a) La diferencia de los valores de ΔcH entre el etanol y el metanol.
-1254.72 – (-899.19 ) = -355.53 (b) La diferencia entre los valores de ΔcH entre el 1-butanol y el etanol. - 2655.55
– (-1254.72 ) = -1400.83
(c) El promedio entre los dos valores anteriores.
+(−4.83 ) −355.53 2
= -878.175
5.- Investigue los valores reportados en la bibliografía de ΔcH para cada uno de los alcoholes; además, el valor de ΔcH para el metileno y calcule el
porcentaje de error.
Δ cH Experimental) 100 % ( Δ cH TéoricoΔ cH Téorico Etanol ΔcH teórico= -1366.8
) −3.8 kJ/−(−254.72 % 100 = 8.2 % −3.8 kJ/
Metanol ΔcH teórico= -726.1
) −72. kJ/−(−899.9 % 100 = 23.83 % −72. kJ/
1-Butanol ΔcH teórico= -2671.9
) −27.9 kJ/−(−255.55 % 100 = 0.61% −27.9 kJ/
6.- Explique las posibles fuentes de error en sus determinaciones. Las posibles fuentes de error que tuvimos tras el experimento pudieron darse por varias razones:
Por un error en la medición de volumen de los alcoholes o agua. Por una mala lectura del termómetro. Por un exceso de producto de algodón
7.- En la siguiente tabla anote sus r esultados: Líquido
ΔcH teórico
ΔcH experimental
%de error
Metanol
-726.1 kJ/mol
-899.19 kJ/mol
23.83 %
Etanol
-1366.8 kJ/mol
-1254.72 kJ/mol
8.2 %
1-butanol
-2671.9 kJ/mol
-2655.55 kJ/mol
0.61%
8.- Con base a sus resultados anteriores, calcule los valores aproximados de ΔcH del n -propanol y del n-pentanol. 1-Propanol (C3H8O)
.79g (2).95 327.5K−297.5K) (-1789.9 kJ/mol) = ∆ (−)= .8 (2)58.4 ((33.5−297.5) =-1614.80 kJ/mol 1-Pentanol ( C5H12O)
.79g (2)88.5 337.5K−297.5K) (-1789.9 kJ/mol) = ∆ (−)= .84 (2)58.4 ((33.5−297.5) = -3103.89 kJ/mol
9.- Explique porque se debe usar el mismo matraz en todas sus determinaciones. No se debe cambiar porque el matraz podría variar en su peso y como todos tienen un grosor y tamaño diferente podía darse el caso de en que cada reacción de combustión de alcohol se tardara más.
10.- Cada gramo de gas natural libera aproximadamente 45 kJ de energía al quemarse: a) Calcule la energía almacenada en un tanque de 20 kg de g as natur al. Q= m.C. ΔT Dónde: Q representa el calor cedido o absorbido m la masa del cuerpo Tf y Ti las temperaturas final e inicial respectivamente Q = (20000 g)(45kJ) Q = 900000 kJ
b)¿Cuántos litr os de agua pueden c alentarse de 20°C a 50 °C con ese tanque de gas natural? Supóngase que no se pierde energía al medio. Q= m.C. ΔT
Q= 900000000 J C= 4.184 J/ g°C m=?
ΔT=50°C-20°C= 30°C
m=
∆
m=
9 = 7170172.084g 4.84° (3°)
=7170172.084 mL
=7170.17 L
11.- Uno de los principales componentes de la gasolina en el n-octano (C8H18). Su calor de com bustión es de 6,500 kJ. mol -1. a) ¿Qué cantidad de energía se desprende al quemar 1 g d e n-octano? Ecuación de combustión del n-octano C8H18(l) + 25/2 O2(g)
8CO2(g) + 9H20(g)
densidad (C8H18)= 0.70 g/ml peso molecular (C8H18)= 114.23 g/mol 1g=1mL
∴
d= m= v.d = (1mL)(0.70 g/ml)= 0.7 g
.
n= = . / = 0.0061 mol
) (0.0061 ) .
Q= (6500
b) ¿Cuánta energía hay almacenada en un tanque de gasol ina de un co che con 30 kg de gasolina? CONCLUSIONES Durante el proceso empírico de esta práctica se determinó el calor de combustión de distintos alcoholes, como fueron el Acetona, Metanol, Etanol y 1-Butanol. Este método experimental es útil para determinar el calor de combustión de forma aproximada sin la necesidad de tener instrumentos de laboratorio en su totalidad, nos basamos en una manera fácil y práctica. Durante el proceso de combustión fuimos cuidadosos con el transcurso, esto fue necesario para obtener valores más precisos. En base a los resultados mostrados en el reporte nos damos cuenta que cada alcohol presenta una temperatura final distinta, teniendo la temperatura más alta el 1- butanol, como es bien sabido en los alcoholes el punto de ebullición aumenta con la cantidad de átomos de carbono y disminuye con el aumento de las
ramificaciones. Todo esto se presenta porque el grupo OH al tener puentes de hidrogeno, son más difíciles de romper, pero ese no fue el punto a tratar, sino, con la cantidad del alcohol, hasta que temperatura puede llegar el agua.
