FACULTAD de: INGENIERIA DE SISTEMAS EMPRESARIALES
LABORATORIO DE QUIMICA
CURSO: QUIMICA GENERAL PROFESOR: OSCAR REATEGUI AREVALO
INFORME DE PRÁCTICAS PRÁCTICA Nº: 6 TITULO: EFECTO CALORIFICO DE LAS REACCIONES QUIMICAS INTEGRANTES:
LEVANO CRUZ, LUZ KARINA LOPEZ CHUMPITAZ LUISANA MAGALLANES MENACHO, JEAN PIERRE MORAN QUISPE, ELIZABETH PAMELA
HORARIO DE PRÁCTICAS: DIA: JUEVES HORA: 4:00-6:00 PM FECHA de REALIZACION de la PRÁCTICA: Jueves, 05 de Octubre de 2011 FECHA de ENTREGA del INFORME: Jueves, 12 de Octubre de 2011
LIMA-PERU
EFECTO CALORIFICO DE LAS REACCIONES QUIMICAS OBJETIVO: Determinar el calor de neutralización de las siguientes reacciones: NaOH + HCl NaCl + H2O KOH + HNO3 KNO3 + H2O NH4OH + CH3COOH NH4CH3COOH + H2O Calcular el error experimental.
FUNDAMENTO TEORICO: Efecto Caloríficos de las Reacciones de las Reacciones Químicas: El efecto calorífico de una reacción que transcurre a presión constante Qp,es una medida cuantitativa de la variación de su entalpia o calor de reacción H: Qp=- H Si bajo esta condición se libera calor al ambiente, la entalpia del sistema decrece ( H es negativo)y se dice que la reacción es exotérmica, y si absorbe calor, el sistema evidencia un incremento en su entalpia( H es positivo), que es característica de una reacción endotérmica. Según la ley de Hess o ley de la suma constante de calores, el efecto calorífico de una reacción depende solamente del estado inicial y final del sistema, y es independiente de los estados intermedios por los cuales puede pasar el sistema. Esta ley establece que el calor de reacción o efecto calorífico de una reacción es igual a la suma de los calores de formación de los reactantes: H=∑m Hproductos-∑n Hreactantes Donde: m y n representan el numero de moles de cada reactante en la ecuación química. El efecto calorífico de una reacción química es igual a la suma de los efectos calorífico de cada etapa de la reacción: H= H1+ H2+ H3+……………..+ Hn La Ley de Hess permite determinar los efectos caloríficos, es decir, la variación de la entalpia de las reacciones químicas.
MATERIAL Y EQUIPOS: MATERIAL: Termo de plástico de 0,3L de capacidad Embudo de vidrio de vástago largo Probetas de 100mL Balanza digital Termómetro REACTIVOS: Ácido nítrico, HNO3, 1 N Ácido acético, CH3COOH, 1 N Hidróxido de sodio, NaOH, 1 N Hidróxido de potasio, KOH, 1 N Hidróxido de amonio, NH4OH, 1 N Ácido clorhídrico, 1 N PROCEMIENTO EXPERIMENTAL: EXPERIMENTO 1: Determinación del calor de Neutralización.
Pesamos el termo sin contenido (m1) Medimos en una probeta 100mL del ácido y anotamos su temperatura (Ta), con una exactitud de 0,1 grados centígrados. Retiramos lo termómetro, lo lavamos y secamos. Colocamos en las perforaciones de la tapa del termo el termómetro y el embudo de vidrio. Medimos en otra probeta 100mL de base y tomamos su temperatura con una exactitud de 0,1 grados centígrados (Tb). Para luego verter la base al termo. Adicionamos el ácido a través del embudo al termo (que contiene la base) y homogenizamos la mezcla. Observamos la elevación de la temperatura y anotamos la máxima temperatura que alcanzó la solución (Tf) Pesamos el termo con la mezcla de soluciones. La diferencia respecto al peso del termo solo, será m2. Determinamos la temperatura promedio inicial de las soluciones antes de la reacción (Ti) Ti = (Ta + Tb)/2 Calculamos la diferencia de temperatura mediante la siguiente igualdad:
T = Tf - Ti Luego determinamos la capacidad calorífica (Cm) del sistema por la ecuación: Cm = C1.m1 + C2.m2 Donde: C1 es el calor específico del HDPE, material del termo (C1 = 2,3 J . g-1 ºC-1). C2 es el calor específico del agua (C2 = 4,184 J . g-1 ºC-1) m1 es el peso del termo vacío en gramos, m2 es el peso de la solución en gramos (después de la neutralización).
Determinamos la cantidad de calor expresada en Joules que se desprenden durante la neutralización, con la siguiente ecuación: Q = T . Cm Hallamos el efecto calorífico de la reacción de neutralización expresado en J.mol-1, utilizando la siguiente ecuación: Hn = (-Q)/n Donde: n, es el número de moles de agua formado durante la neutralización. Finalmente repetimos el experimento 2 veces. CALCULOS Y RESULTADOS:
Diferencia de Temperaturas: T = T f - Ti Temperatura promedio inicial: Ti = (Ta + Tb)/2 Capacidad Calorífica: Cm = C1.m1 + C2.m2 Cantidad de Calor: Q = T. Cm Efecto Calorífico: Hn = (-Q)/n Error Experimental:(( H teórica - H experimental)/ Calor especifico termo: C1=2,3 J/g*c° Calor especifico H2O: C2=4,184 J/ g*c° n:n°moles formados=0,1 mol
H teórica)*100
EFECTO CALORIFICO DE LAS REACCIONES QUIMICAS
CUADRO 6.1. Datos del sistema de reacción
N°
SISTEMA
1
NaOH+HCl
2
KOH+HNO3
m1(g)
m2(g)
Tb(ºC)
Ta(ºC)
Ti(ºC)
Tf(ºC)
m1(g):Peso inicial del termo m2(g):Peso final del Termo Tb(ºC):Temperatura de la Base Ta(ºC):Temperatura del Acido Ti(ºC):Temperatura Inicial Tf(ºC):Temperatura Final
CUADRO 6.2. Calor desprendido durante la Neutralización
N°
SISTEMA
1
NaOH+HCl
2
KOH+HNO3
t
Cm
Q (J)
Cm: Capacidad Calorífica Q (J):Cantidad de Calor
CUADRO 6.3. Efecto de la reacción de Neutralización
N°
SISTEMA
1
NaOH+HCl
2
KOH+HNO3
Error %:((
H neutralización J/mol KJ/mol
H teórica -
H experimental)/
Error Experimental %
H teórica)*100
DISCUSIÓN DE RESULTADOS Y FUENTE DE INFORMACION:
Atkins, P., Jones, L. (2006). "Principios de Química". 3ª Ed. Ed. Médica Panamericana. Chang R. (1998) "Química". Ed. McGraw-Hill. Petrucci R.H., Harwood W.S. (2002) "Química General: Principios y Aplicaciones Modernas". Ed. Prentice-Hall. Whitten K.W., Davis R.E., Peck M.L. (1998) "Química General". Ed. McGraw-Hill. http://tratado.uninet.edu/c090402.html http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/estadistica/termo/Termo.html http://recursos.cnice.mec.es/biosfera/alumno/2bachillerato/Fisiologia_celular /contenidos11.htm
CONCLUSIONES:
RECOMENDACIONES:
Tener mucho cuidado al estar en contacto con los ácidos ya que estos pueden causarnos algún daño. Ser lo más cuidadosos al usar la balanza y escribir correctamente el peso. Tener cuidado al medir la temperatura del ácido, colocándolo cuidadosamente a la probeta y sujetándolo bien. Fijarse bien que las perforaciones sean iguales a la del termo para que pueda ingresar el termómetro y el embudo. Al término del uso del termómetro, lavarlo con agua destilada y secarlo.
ANEXO:
1- ¿Cuáles son las unidades de Energía usadas por lo común en química y biología? Las unidades mas usadas en la química y biología son:
Longitud Tiempo Masa Cantidad de Sustancia
Sistema de longitud: El metro es la unidad de longitud del Sistemas Métrico Decimal. El metro es una distancia que viaja a la luz en el vacio en 1/299792458 segundos, esta norma fue dada en 1983. El nanómetro es la unidad de longitud que equivale a una milmillonésima parte de un metro, se introdujo en 1951 y es utilizada comúnmente para medir la longitud de onda de la radiación ultravioleta, radiación infrarroja y la luz. En el campo de la biología los virus tienen tamaños variables entre 24nm como el virus de la fiebre aftosa hasta 300 nm como el virus de la viruela. Tiempo: La unidad de tiempo es el segundo, según la definición del Sistema Internacional de Unidades, un segundo es igual a 9.192.631.770 Las Unidades de tiempo más breves que el segundo son:
Femtosegundo Picosegundo Nanosegundo Microsegundo Milisegundo
Masa: La Unidad de masa es el kilogramo. Al igual que para las medidas de longitud, nos interesan los submúltiplos del kilogramo cuyos nombres y relaciones con éste son similares a lo que ocurre con el metro. Las más usadas en el laboratorio son el gramo 10-3 de Kg; el miligramo 10-6 de Kg o 10-3 gramos ambas unidades se usan para expresar el peso de las sustancias que se usan en el laboratorio o los pesos de los animales (ratones) en experimentos realizados con seres vivos. El microgramo se emplea en los análisis químicos cuantitativos para medir la pequeñísima cantidad de componentes que tiene una pequeña muestra. El aparato encargado de medir los microgramos es el espectrofotómetro. Cantidad de sustancia: Unidad es mol. El mol o molécula gramo es la unidad básica del Sistema Internacional de Unidades que mide la cantidad de sustancia (no es su masa ni su peso) se representa con el símbolo mol. Los moles miden el número de átomos o moléculas que existen en realidad en un objeto. La unidad de masa atómica en gr se calcula dividiendo 1 por el número de Avogadro cuyo valor aceptado es 6.022 141 99 x 10 23. La definición oficial adoptada por el sistema SI en 1971.El número real de entidades elementales presentes en un mol es el número de Avogadro. El mol se usa como contador de unidades, como la docena (12) o el millar (1000). Se dice que 12 gramos de carbono, o un gramo de hidrógeno, o 56 gramos de hierro, contienen aproximadamente un mol de átomos. 2- ¿Qué es calor, trabajo y energía? ¿Cuál es la diferencia entre calor y energía térmica? ¿En qué condiciones se transfiere el calor de un sistema a otro? 2.1 El calor: Es la transferencia de energía entre diferentes cuerpos o diferentes zonas de un mismo cuerpo que se encuentran a distintas temperaturas. Este flujo siempre ocurre desde el cuerpo de mayor temperatura hacia el cuerpo de menor temperatura, ocurriendo la transferencia de calor hasta que ambos cuerpos se encuentren en equilibrio térmico.
2.2 El trabajo: Es una fuerza que se define como el producto de ésta por el camino que recorre su punto de aplicación y por el coseno del ángulo que forman el uno con el otro. 2.3 La Energía: Es una propiedad asociada a los objetos y sustancias y se manifiesta en las transformaciones que ocurren en la naturaleza. La energía está presente también en los cambios químicos. 2.4 Diferencia entre calor y energía térmica: El calor es la cantidad de energía térmica que un cuerpo pierde o gana en contacto con otro a diferente temperatura recibe el nombre de calor. La energía térmica es la forma de energía que interviene en los fenómenos caloríficos. Cuando dos cuerpos a diferentes temperaturas se ponen en contacto, el caliente comunica energía al frío. 2.5 Condiciones en que se transfiere el calor de un sistema a otro: El REQUISITO INDISPENSABLE para que tenga lugar la transferencia de calor entre dos sistemas es la existencia de una DIFERENCIA DE TEMPERATURA entre ellos.
3- Describa dos procesos exotérmicos y dos endotérmicos, en los sistemas biológicos (seres vivos). PROCESOS EXOTÉRMICOS: Respiración Celular: A grandes rasgos es un proceso inverso a la fotosíntesis. La respiración es un proceso de oxidación ya que los azucares son oxidados a dióxido de carbono y agua mediante un proceso químico que libera energía en forma de ATP (adenosina trotosfato).
La oxidación celular o respiración tiene lugar en la mitocondria que distribuye las moléculas de ATP (energía) por todo el organismo para que este pueda realizar el trabajo de crecimiento para mantener la temperatura. Quimiosíntesis: Consiste en la síntesis de ATP a partir de la energía que se desprende de determinadas sustancias inorgánicas en las reacciones de oxidación. Los organismos que realizan estos procesos se denominan quimioautótrofos. Todos son bacterias. Son microorganismos que cierran los ciclos biogeoquímicos, posibilitando la vida en el planeta y devolviendo al sustrato las sustancias procedentes de la oxidación de materia de descomposición de los organismos muertos. De este modo, los restos de los seres vivos se transforman en sales minerales de nitrógeno o azufre que pueden ser de nuevo absorbidas por los vegetales. PROCESOS ENDOTÉRMICOS: Anabolismo: El anabolismo o biosíntesis es una de las dos partes del metabolismo, encargada de la síntesis o bioformación de moléculas orgánicas (biomoléculas) más complejas a partir de otras más sencillas o de los nutrientes, con requerimiento de energía (reacciones endergónicas), al contrario que el catabolismo. El anabolismo es el responsable de: La fabricación de los componentes celulares y tejidos corporales y por tanto del crecimiento. El almacenamiento de energía mediante enlaces químicos en moléculas orgánicas (ATP). El anabolismo se puede clasificar académicamente según las biomoléculas que se sinteticen en:
Replicación o duplicación de ADN. Síntesis de ARN. Síntesis de proteínas. Síntesis de glúcidos. Síntesis de lípidos.
Fotosíntesis: En forma natural las plantas verdes captan la luz solar y junto con la clorofila, el dióxido de carbón y agua que toman del aire y del suelo producen azúcares y almidones. La fotosíntesis es una reacción química endotérmica que en la naturaleza se encuentra en equilibrio con la respiración celular. La fotosíntesis, es un proceso en virtud del cual los organismos con clorofila, como las plantas verdes, las algas y algunas bacterias, capturan energía en forma de luz y la transforman en energía química. Prácticamente toda la energía que consume la vida de la biosfera terrestre procede de la fotosíntesis.
La fotosíntesis se realiza en dos etapas: una de ellas es la lumínica y como su nombre lo dice, sus reacciones dependen de la luz y son independientes de la temperatura, su velocidad aumenta con la intensidad luminosa (dentro de ciertos límites) , pero no con la temperatura; pero necesita de la luz solar como energía para realizar este proceso. La otra es la etapa oscura, sus reacciones dependen
de la temperatura y son independientes de la luz, la velocidad aumenta con la temperatura (dentro de ciertos límites), pero no con la intensidad luminosa.
4- Explicar la regulación de la temperatura del cuerpo humano. TEMPERATURA CORPORAL NORMAL El ser humano es un animal homeotermo que en condiciones fisiológicas normales mantiene una temperatura corporal constante y dentro de unos límites muy estrechos, entre 36,6 +/- 0,38ºC, a pesar de las amplias oscilaciones de la temperatura ambiental. La temperatura axilar y bucal es la más influida por el medio ambiente. Control de la temperatura corporal: Solo es posible por la capacidad que tiene el cuerpo para poner en marcha una serie de mecanismos que favorecen el equilibrio entre los que facilitan la producción de calor y los que consiguen la pérdida del mismo. Estos mecanismos se exponen a continuación:
Mecanismos de producción de calor:
Las principales fuentes de producción basal del calor son a través de la termogénesis tiroidea y la acción de la trifosfatasa de adenosina (ATPasa) de la bomba de sodio de todas las membranas corporales. La ingesta alimentaria incrementa el metabolismo oxidativo que se produce en condiciones basales. La actividad de la musculatura esquelética tiene también una gran importancia en el aumento de la producción de calor. La cantidad de calor producida puede variar según las necesidades. Cuando está en reposo contribuye con un 20%, pero durante el ejercicio esta cifra puede verse incrementada hasta 10 veces más. Otro mecanismo de producción de calor es el debido al aumento del metabolismo celular por efecto de la noradrenalina y la estimulación simpática. Este mecanismo parece ser proporcional a la cantidad de grasa parda que existe en los tejidos. El calor absorbido por la ingesta de alimentos y bebidas calientes también puede producir un mínimo aumento de calor, lo mismo que las radiaciones captadas por el cuerpo y procedentes fundamentalmente del sol (ultravioletas) o de lugares próximos (infrarrojos).
Mecanismos de pérdida de calor:
Pueden explicarse de la manera siguiente:
4.1. Radiación La pérdida de calor por radiación significa pérdida de calor en forma de rayos infrarrojos, que son ondas electromagnéticas. Es decir, existe un intercambio de energía electromagnética entre el cuerpo y el medio ambiente u objetos más fríos y situados a distancia.
4.2. Convección Es la transferencia de calor desde el cuerpo hasta las partículas de aire o agua que entran en contacto con él. Estas partículas se calientan al entrar en contacto con la superficie corporal y posteriormente, cuando la abandonan, su lugar es ocupado por otras más frías que a su vez son calentadas y así sucesivamente.
4.3. Conducción Es la perdida de pequeñas cantidades de calor corporal al entrar en contacto directo la superficie del cuerpo con otros objetos más. Cuando una persona desnuda se sienta por primera vez en una silla se produce inmediatamente una rápida conducción de calor desde el cuerpo a la silla, pero a los pocos minutos la temperatura de la silla se ha elevado hasta ser casi igual a la temperatura del cuerpo, con lo cual deja de absorber calor y se convierte a su vez en un aislante que evita la pérdida ulterior de calor.
4.4. Evaporación Cuando la temperatura del medio es mayor que la de la superficie corporal, en lugar de perder calor el cuerpo lo gana por radiación, convección y conducción procedente del medio vecino. En tales circunstancias, el único medio por el cual el cuerpo puede perder calor es la evaporación, llegando entonces a perderse más del 20% del calor corporal por este mecanismo.
Mecanismos moderadores de producción y pérdida de calor:
Están basados fundamentalmente en la capacidad intelectual mediante la cual se modifica la vestimenta, se aumenta o disminuye la actividad física y se busca un medio ambiente confortable en relación a la temperatura ambiental. Otro mecanismo muy desarrollado en los animales, como la erección pilosa, apenas tiene importancia en el hombre como mecanismo moderador del calor corporal. Regulación central de la temperatura. "El termostato hipotalámico": El control de la temperatura corporal, que integra los diferentes mecanismos de producción y pérdida de calor con sus correspondientes procesos físicos y químicos, es una función del hipotálamo. En concreto, en la región preóptica del hipotálamo anterior se ha situado al centro que regula el exceso de calor y en el hipotálamo posterior al centro de mantenimiento del calor que regula el exceso de frío y la pérdida de calor. El sistema regulador de la temperatura es un sistema de control por retroalimentación negativa y posee tres elementos esenciales:
Receptores que perciben las temperaturas existentes en el núcleo central. Mecanismos efectores que consisten en los efectos metabólicos, sudomotores y vasomotores. Estructuras integradoras que determinan si la temperatura existente es demasiado alta o demasiado baja y que activan la respuesta motora apropiada.
Gran parte de la señales para la detección del frío surgen en receptores térmicos periféricos distribuidos por la piel y en la parte superior del tracto gastrointestinal. Estos receptores dan origen a estímulos aferentes que llegan hasta el hipotálamo posterior y desde allí se activa el mecanismo necesario para conservar el calor: vasoconstricción de la piel por aumento de la actividad simpática y pilo erección (de escasa importancia). Cuando el hipotálamo posterior no recibe estímulos de frío cesa la vasoconstricción simpática y los vasos superficiales se relajan. Si la temperatura es muy baja y es necesario aumentar la producción de calor, las señales procedentes de los receptores cutáneos y medulares estimulan el "centro motor primario para el escalofrío", y de allí parten toda una serie de estímulos que aumentan progresivamente el tono de los músculos estriados de todo el organismo y que cuando alcanza un nivel crítico dan origen el escalofrío. Además, el enfriamiento del área pre óptica del hipotálamo hace que el hipotálamo aumente la secreción de la hormona liberadora de la tirotropina (TRH), ésta provoca en la adenohipófisis una liberación de la hormona estimuladora del tiroides o tirotropina (TSH), que a su vez aumenta la producción de tiroxina por la glándula tiroides, lo que estimula el metabolismo celular de todo el organismo y aumenta la producción de calor. Cuando se calienta el área pre óptica, el organismo comienza de inmediato a sudar profusamente y al mismo tiempo se produce una vasodilatación en la piel de todo el cuerpo. En consecuencia, hay una reacción inmediata que causa pérdida de calor y ayuda al organismo a recuperar su temperatura normal.
Fotos Tomadas En El Laboratorio
Termo de Plástico
Explicación de la Clase
Sustancias Químicas
Sustancias Utilizadas en el Primer Experimento
Mezclando un Acido con una Base
