CALOR DE REACCIÓN DE NEUTRALIZACIÓN Laboratorio de Química 2 Práctica No 1 – Grupo 6B
Diana Vargas, Tatiana Medina
Departamento de Química, Universidad del Valle, Yumbo, Colombia.
[email protected] CALCULOS Y RESULTADOS.
1. Se midió cuidadosamente 25ml de NaOH y 25ml de HCL 1M para hallar la capacidad calorífica del calorímetro como se muestra en la siguiente tabla
T= Tfinal Tinicial
∆
25ml NaOH
25 ml HCL
25ml de NaOH + 25 ml de HCL
Tinicial:27
Tinicial:25
Tinicial:31
Tfinal:26 ∆T =1
Tfinal: 25 ∆T =0
Tfinal:30 ∆T =1
∆T= Tfinal -Tinicial
∆T= Tfinal -Tinicial
Tiempo(minutos)cada 30 segundos
Temperatura(kelvin) NaOH (vaso de precipitado)
Temperatura (kelvin) HCL (calorímetro )
1 2 3 4
27 26 26 26
25 25 25 25
Tiempo (minutos) Cada 10 segundos.
Temperatura (kelvin) Mezcla.
4.5 4.6 4.7 4.8 4.9 5.0 5.1 5.2 5.3 5.4 5.6 5.7
31 30 30 30 31 31 30 30 30 30 30 30
5.8 5.9 6
El tiempo de mezcla fue de 10 segundos. El PH de la mezcla fue de 3-4
30 30 30
2. Se midió cuidadosamente 25ml de NaOH y 25ml de como se muestra en la siguiente tabla 25ml NaOH
H2SO4
1M para hallar el calor de reacción
25 ml
25ml de NaOH + 25 ml de H SO
H2SO4
2
Tinicial:25°C T=
∆
Tinicial
Tfinal
Tfinal:25°C - ∆T =0°C
Tinicial:27°C ∆T= Tfinal -Tinicial
Tfinal: 26°C ∆T =1°C
Tinicial:31°C ∆T=
Tinicial
Tfinal
Tfinal:31°C - ∆T =0°C
Tiempo(minutos)cada 30 segundos
Temperatura(kelvin) NaOH (vaso de precipitado)
Temperatura (kelvin) H2SO4 (calorímetro )
1 2 3 4
25 25 25 25
27 26 26 26
Tiempo (minutos) Cada 10 segundos.
Temperatura (kelvin) Mezcla.
4.5 4.6 4.7 4.8 4.9 5.0 5.1 5.2 5.3 5.4 5.6 5.7 5.8
31 31 31 31 31 31 31 31 31 31 31 31 31
4
5.9 6
El tiempo de mezcla fue de 10 segundos El PH de la mezcla fue 1-2.
31 31 50ml NaOH
25 ml
50ml de NaOH + 25 ml de H SO
H2SO4
2
Tinicial:27 T=
∆
Tinicial
Tfinal
Tfinal:27 - ∆T =0
Tinicial:25 ∆T= Tfinal -Tinicial
Tfinal: 25 ∆T =0
Tinicial:35 ∆T=
Tinicial
Tfinal
Tfinal:35 - ∆T =0
Tiempo(minutos)cada 30 segundos
Temperatura(kelvin) NaOH (vaso de precipitado)
Temperatura (kelvin) H2SO4 (calorímetro )
1 2 3 4
27 27 27 27
25 25 25 25
Tiempo (minutos) Cada 10 segundos.
Temperatura (kelvin) Mezcla.
4.5 4.6 4.7 4.8 4.9 5.0 5.1 5.2 5.3 5.4 5.6 5.7 5.8 5.9 6
35 35 35 35 35 35 35 35 35 35 35 35 35 35 35
El tiempo de mezcla fue de 10 segundos El PH de la mezcla fue de 9-10.
4
75ml NaOH
25 ml
75ml de NaOH + 25 ml de H SO
H2SO4
2
Tinicial:30 T= Tfinal Tinicial ∆
Tfinal:27 - ∆T =3
Tinicial:25 ∆T= Tfinal -Tinicial
Tfinal: 25 ∆T =0
Tinicial:32 ∆T=
Tinicial
Tfinal
Tfinal:33 - ∆T =1
Tiempo(minutos)cada 30 segundos
Temperatura(kelvin) NaOH (vaso de precipitado)
Temperatura (kelvin) H2SO4 (calorímetro )
1 2 3 4
30 27 27 27
25 25 25 25
Tiempo (minutos) Cada 10 segundos.
Temperatura (kelvin) Mezcla.
4.5 4.6 4.7 4.8 4.9 5.0 5.1 5.2 5.3 5.4 5.6 5.7 5.8 5.9 6
32 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33 33
El tiempo de mezcla fue de 10 segundos El PH de la mezcla fue 8-9
4
25ml NaOH
25 ml
25ml de NaOH + 25 ml de H O
H2O
2
Tinicial:27 T=
∆
Tinicial
Tfinal
Tfinal:27 - ∆T =0
Tinicial:24 ∆T= Tfinal -Tinicial
Tfinal: 25 ∆T =1
Tinicial:25 ∆T=
Tinicial
Tfinal
Tfinal:26 - ∆T =1
Tiempo(minutos)cada 30 segundos
Temperatura(kelvin) NaOH (vaso de precipitado)
Temperatura (kelvin) H2O (calorímetro )
1 2 3 4
27 27 27 27
24 25 25 25
Tiempo (minutos) Cada 10 segundos.
Temperatura (kelvin) Mezcla.
4.5 4.6 4.7 4.8 4.9 5.0 5.1 5.2 5.3 5.4 5.6 5.7 5.8 5.9 6
25 25 25 26 26 26 26 26 26 26 26 26 26 26 26
El tiempo de mezcla fue de 10 segundos El PH de la mezcla fue 10-12
T=
∆
Tinicial
Tfinal
25ml NaOH
25 ml
Tinicial:26
Tinicial:24
Tfinal:26 - ∆T =0
∆T= Tfinal -Tinicial
25ml de NaOH + 25 ml de AcOH
AcOH
Tfinal: 24 ∆T =0
Tinicial:30 ∆T=
Tinicial
Tfinal
Tfinal:30 - ∆T =0
Tiempo (minutos) Cada 30 segundos
Temperatura (kelvin) NAOH(vaso precipitado)
Temperatura (kelvin) AcOH (calorímetro)
1
26
24
2
26
24
3
26
24
4
26
24
Tiempo (minutos) Cada 10 segundos.
Temperatura (kelvin) Mezcla.
4.5 4.6 4.7 4.8 4.9 5.0 5.1 5.2 5.3 5.4 5.6 5.7 5.8 5.9 6
30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30
El tiempo de mezcla fue de 10 segundos El PH de la mezcla fue 8-9
DISCUCIÓN DE RESULTADOS Un calorímetro es un sistema adiabático, pues no permite la transferencia de energía con el medio ambiente, y el calor liberado dentro del calorímetro debe ser totalmente absorbido por él. De acuerdo con el principio de conservación de la energía, suponiendo que no existen pérdidas, cuando dos cuerpos a diferentes temperaturas se ponen en contacto, el calor tomado por uno de ellos ha de ser igual en cantidad al calor cedido por el otro.( www.fisicanet.com.ar/) Y partiendo de este principio calculamos la capacidad calorífica o del calorímetro como donde el calor lo pierde el NaOH y lo absorbe el HCL y el calorímetro, calculando la capacidad calorífica del calorímetro como 76.8 J/ °k Tapamos el calorímetro y tomamos la máxima temperatura alcanzada en cada una de las reacciones Cuidadosamente tomamos las temperaturas aun cuando las diferencias fueron muy pequeña. Todas las reacciones químicas están acompañadas ya sea por una absorción o una liberación de energía manifestada en forma de calor (elergonomista )” el cambio de temperatura que experimenta
cada una de las reacciones nos indican que ha ocurrido un cambio de energía o lo que comúnmente llamamos entalpia y es esto lo que nos indica que cuando se libera calor la reacción es exotérmica como lo observamos en los experimentos realizados en el laboratorio con 25 ml de H2SO4 y 25, 50,75 ml de NaOH H2SO4 + NaOH
NaSO4 + H2O
25ml de H2O mas 25ml NaOH H2O + NaOH
NaO + H2O
25ml de AcOH y 25ml de NaOH AcOH + NaOH
NaOH + AcO
“Casi todas las reacciones químicas implican la ruptura y formación de los enlaces que unen los átomos. Normalmente, la ruptura de enlaces requiere un aporte de energía, mientras que la formación de enlaces nuevos desprende energía (encarta2009 )” al realizar la neutralización de una base con un
acido, los compuestos se disocian rápidamente dando lugar a una sal y agua es decir los iones del acido atraen fácilmente los iones de la base pero lo importante aquí es destacar la cantidad de calor que se desprende cuando ocurren este tipo de procesos, Cuando se lleva a cabo una reacción de neutralización entre NaOH y H2SO4 , AcOH , H2O se desprende una cantidad de calor entendida así: “ Para una reacción exotérmica a presión constante, la variación de entalpía del sistema es igual a la energía liberada en la reacción, incluyendo la energía conservada por el sistema y la que se pierde a través de la expansión contra el entorno(encarta2009) .” Donde concluimos que la entalpia de
neutralización lleva un valor negativo ya que se liberación calor del sistema el cual es ganado por el calorímetro y la solución neutralizada.
Durante la práctica se obtuvieron algunos errores experimentales. Entre los cuales cabe resaltar:
uno de los errores fue que al medir la temperatura de cada reacción. No se tenia que sacar el termómetro de una sustancia para medir enseguida la temperatura de la otra , ya que al sacarlo a temperatura ambiente hay un cambio de entalpia. Otro error fue no haber colocado un papel dentro del recipiente del calorímetro para que el recipiente quedara más alto y así se evitaba sacar el termómetro para mirar la temperatura de dicha sustancia y no se viera alterado los datos de temperatura. Al momento de graficar temperatura como una función del tiempo para cada uno de los procesos, se observo que había unas curvas erróneas, resultado de tomar malas medidas de temperatura de las sustancias.
El calorímetro es un instrumento que nos permite determinar el cambio de temperatura que sufre un sistema cuando se realiza una transferencia de calor de un cuerpo de mayor temperatura a un cuerpo de menor temperatura En conclusión la práctica no fue tan satisfactoria en cuanto a los resultados y cálculos, pero si se obtuvo un gran conocimiento ya que nos llevo al campo de investigación y se obtuvieron nuevos conocimientos en el ámbito de la química
RESPUESTA DE LAS PREGUNTAS DE LA QUIA
1. SOLUCION NaOH 25 mL Y HCL 25 mL 34
32 MEZCLA
30 A R U T 28 A R E P M 26 E T
NaOH
HCL
24
22
20 1
2
3
4
4,5 4,6 4,7 4,8 4,9 5
5,1 5,2 5,3 5,4 5,5 5,6 5,7 5,8 5,9
6
TIEMPO
SOLUCION NaOH 25 mL Y H2SO4 25 mL 34 32 MEZCLA
30
A R U T A R E P M E T
28 H2SO4
26 NaOH
24 22 20 1
2
3
4
4,5 4,6 4,7 4,8 4,9
5
5,1 5,2 5,3 5,4 5,5 5,6 5,7 5,8 5,9
TIEMPO
6
SOLUCION NaOH 50 mL Y H2SO4 25 mL 38 36 34
MEZCLA
32 A R U 30 T A R 28 E P M E 26 T
NaOH
H2SO4
24 22 20 1
2
3
4 4,5 4,6 4,7 4,8 4,9 5 5,1 5,2 5,3 5,4 5,5 5,6 5,7 5,8 5,9 6 TIEMPO
SOLUCION NaOH 75 mL Y H2SO4 25 mL 38 36 34
MEZCLA
32
A R U T A R E P M E T
30 28
NaOH
26 H2SO4
24 22 20 1
2
3
4 4,5 4,6 4,7 4,8 4,9 5 5,1 5,2 5,3 5,4 5,5 5,6 5,7 5,8 5,9 6 TIEMP0
SOLUCION NaOH 25 mL Y H2O 25 mL 28
NaOH
27
A R U T A R E P M E T
26 MEZCLA
25
H2O
24
23
22 1
2
3
4
4,5 4,6 4,7 4,8 4,9
5
5,1 5,2 5,3 5,4 5,5 5,6 5,7 5,8 5,9
6
TIEMPO
SOLUCION NaOH 25 mL Y AcOH 25 mL 32
MEZCLA
30
A R U T A R E P M E T
28
NaOH
26
24
AcOH
22 1
2
3
4
4,5 4,6 4,7 4,8 4,9
5
5,1 5,2 5,3 5,4 5,5 5,6 5,7 5,8 5,9
TIEMPO
6
2.
Reacción NAOH Y HCL 25ml,25ml.
T1 25.5
T2 30
Δ
T(kelvin) 4.5
Proceso Exotérmico
NAOH Y H2SO4 25ml.25ml
25.5
31
5.5
Exotérmico
NAOH Y H2SO4 50ml,25ml
26
35
9
Exotérmico
NAOH Y H2SO4 75ml,25ml
26
33
7
Exotérmico
NAOH Y AGUADESTILADA 25ml.25ml
24.75
26.75
2
Exotérmico
NAOH Y 25ml,25ml
25
30
5
Exotérmico
AcOH
3. capacidad calorífica del calorímetro DATOS ∆H = -57.2 KJ/mol = -57200 J / mol ∆T = Tf - Ti ∆T = 30 °C - 25°C = 5°C
= 5°K
· 25ml HCL Y 25 ml NaOH La cantidad de acido que reacciona en moles es:
Para la presente reacción: ⁄
La masa de la solución será:
⁄
Reemplazando los valores en la ecuación: ⁄ ⁄
4. Entalpias de neutralización para los ácidos clorhídrico, sulfúrico y acético
Acido clorhídrico
Datos Masa=50g Moles=50 ΔT=5k CC=108.5j/k C=4.184 j/g.k Masa de la solución: ⁄ ⁄ ⁄ ⁄
Acido sulfúrico A) DATOS: Masa=50g Moles=50
ΔT=5.5k
CC=108.5j/k C=4.184 j/g.k ⁄ ⁄ ⁄
B) DATOS: Masa=75g Moles=25 porque es el reactivo limite ΔT=9k
CC=108.4j/k c=4.184j/g.k ⁄ ⁄ ⁄
C) DATOS: Masa=100g Moles=25 reactivo limite ΔT=7k CC=108.5j/K C=4.184 j/g.k ⁄ ⁄ ⁄
D) DATOS: Masa=50g Moles=50 ΔT=0.3k CC=108.5j/K C=4.184 j/g.k
⁄ ⁄ ⁄
Acido acético E) DATOS: Masa=50g Moles=50 ΔT=5k CC=108.5j/k C=4.184 j/g.k ⁄ ⁄ ⁄
El acido no influye de manera importante en la neutralización, este esta mas centrado en las cantidades de acido y base que se utiliza en el proceso para determinan el calor liberado.En las reacciones para pasar a moles se tuvo en cuenta el reactivo límite de las reacciones y cuando no había uno se tomo todas las moles que reaccionaron en la solución.Pero en los experimentos realizados los datos son imprecisos, ya que a la hora de tomar la temperatura se cometió un error experimental, la temperatura de la reacción fue tomada como la temperatura ambiente ya que para poder leer el termómetro se saco de la solución alterando los datos obtenidos. 5. a) cuando se transfiere el termómetro, sin lavar, de la solución del acido a la base se ve afectado el ΔH ya que hay transferencia de calor por tal motivo se puede incrementar o disminuir el ΔH de la base ya que el acido tiene un ΔH diferente al de la base, dando así un dato erróneo. b) cuando el recipiente del calorímetro esta húmedo el ΔH del acido disminuye ya que la humedad del vaso transfiere un poco de frio al calor que produce este mismo. c) El tiempo que se tardo en mezclar el acido y la base fue en su totalidad 4 min. Al no realizarse en este tiempo las soluciones puede intercambiar energía con sus alrededores, es decir su energía interna puede disminuir o aumentar. Y al mezclarse, el ΔH se va a ver alterado por la disminución o aumento de las energías internas de los reactivos de la reacción. d) La solución reaccionante debe ser agitada antes de tomar las respectivas temperaturas, ya
que al hacer esto, contribuye a la reacción completa de los reactivos y a la formación total de los productos, así cuando se vaya a tomar las temperaturas, se toman de toda la reacción completa permitiendo medir el valor sin error del cambio de entalpía. De lo contrario el valor del cambio de entalpía de la reacción cambiaria (se tomaría el cambio de entalpía de los productos o reactivos sin tener el cambio de entalpía de la reacción completa).
BIBLIOGRAFIA Chang, R; William, C; química 7 ed editorial Mc Hill. Cap. 6; págs. 208, 211 y 212. McMURRY E.; JOHN y FAY C., ROBERT. Química general 5 ed. Pearson educación. Cap. 8. Págs. 276, 281, 285 y 286.
http://www.fisicanet.com.ar/ Microsoft, Encarta 2009,1993-2008, Microsoft Corporation.
