LABORATORIO DE FISICOQUÍMICA Nº 3 DETERMINACION DEL CALOR DE FORMACION DEL NH 4NO3(S)
OMAR GIOVANNI DUARTE 1610805 YESSICA PAOLA HERNANDEZ 1610669 BRYAN GERMAN PINEDA 1610864
Presentado a: HANS CASTRO
UNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA DE SANTANDER FACULTAD CIENCIAS AGRARIAS Y DEL MEDIO AMBIENTE INGENIERIA BIOTECNOLOGICA FISICOQUIMICA SAN JOSE DECUCUTA 2013
INTRODUCCION
En la práctica se analizo el calor de formación del compuesto cloruro de amonio (NH4Cl(S)), para lo cual se utilizo la ley de Hess, se calculo el cambio de entalpia en 2 reacciones, la primera reacción fue la formación de una disolución de cloruro de amonio por reacción de acido clorhídrico normalizada contra una solución de hidróxido de amonio también normalizada, la segunda reacción fue la formación de una disolución de cloruro de amonio de la misma concentración que la primera reacción, por adición de cloruro de amonio solido al agua. Estas 2 entalpias calculadas experimentalmente se combinan con la entalpia de formación de la disolución acuosa de amoniaco y la de formación del HCl (ac) a partir de la aplicación de la ley de Hess se calcula la entalpia de formación del NH 4Cl(S).
OBJETIVOS
Determinar el calor de formación de un compuesto NH4Cl(S) usando la ley de Hess y basándose en algunas mediciones experimentales y en otras tomadas de la literatura.
Conocer y entender la Ley de Hess y sus aplicaciones en la termodinámica.
Conocer el término entalpia y reconocer cuando se da un cambio en esta magnitud.
MARCO TEORICO
CALOR ESTANDAR DE FORMACION
Se designa como entalpía estándar de formación o "calor estándar de formación" de un compuesto a la variación de entalpía que acompaña la formación de 1 mol de una sustancia en su estado estándar a partir de sus elementos constituyentes en su estado estándar (la forma más estable de un elemento a 1 atmósfera de presión y una determinada temperatura, que suele ser 298 K ó 25 ºC). Se denota por ΔH f . La variación de entalpía estándar de formación se mide en unidades de energía por cantidad de sustancia. Se suelen dar en kilojulios por mol (kJ mol -1), pero puede venir dada en cualquier unidad con las mismas dimensiones. Todos los elementos en sus estados estándares (oxígeno gas, carbono sólido en forma de grafito, etc.) tienen una entalpía estándar de formación de cero, dado que su formación no supone ningún proceso. La variación de entalpía estándar de formación se usa en termoquímica para encontrar la variación de entalpía estándar de reacción. Esto se hace restándole la suma de las entalpías estándar de formación de los reactivos a la suma de las entalpías estándar de formación de los productos, como se muestra en la siguiente ecuación.
LEY DE HESS
En termodinámica, la ley de Hess, propuesta por Germain Henri Hess en 1840 establece que: «si una serie de reactivos reaccionan para dar una serie de productos, el calor de reacción liberado o absorbido es independiente de si la reacción se lleva a cabo en una, dos o más etapas», esto es que los cambios de entalpía son aditivos: ΔH neta = ΣΔHr . ENTALPIA
Entalpía (del prefijo en y del griego "enthalpos" ενθαλπος calentar) es una magnitud termodinámica, simbolizada con la letra H, cuya variación expresa una medida de la cantidad de energía absorbida o cedida por un sistema termodinámico, es decir, la cantidad de energía que un sistema puede intercambiar con su entorno.
MATERIALES Y REACTIVOS
Calorímetro a presión constante Embudo Vidrio de reloj Frasco lavador Vaso de 1000 ml Erlenmeyer de 250 ml Agitador de vidrio Termómetro Probeta Bureta Balanza analítica Mechero Malla de asbesto Agua destilada Verde de Bromocresol HCL 1.5M NH3 1.5M NH4Cl(S) Na2CO3(S) Fenolftaleína
Nota: p ara esta p ráctic a de lab orat ori o el acid o c lor hídric o (HCl) se cam bio po r ac id o n ítri co (NHO3).
PROCEDIMIENTO
Calculo del m(ap)*Cap
Se debe determinar el m(ap)Cap del calorímetro de acuerdo a la práctica de calor de reacción a presión constante (como se uso el mismo calorímetro de la practica pasada, no hubo necesidad de determinar la constante calorimétrica del aparato).
( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ⁄ ⁄ ⁄ ⁄
Normalización o estandarización de las soluciones
Las soluciones de NH3 y HCl deben tener una molaridad exacta, por lo cual se requiere estandarizarlas, con el carbonato de sodio que es un patrón primario, se puede normalizar la solución de HCl y con esta ya normalizada se puede normalizar la solución de NH3.
Calor de disolución del NH 4NO3
Agregamos 200ml de H2O destilada a temperatura ambiente (Ti) en el calorímetro luego agregamos 8.03 g de NH 4NO3 (s) registramos la temperatura cada 30 segundos durante 5 minutos.
La máxima Tº alcanzada fue Tf=24ºc hallamos el Q.(disolución) y las moles de NH4Cl luego calculamos el valor por mol.
Calculamos el calor de disolución por mol de (s)
Moles de
:
Calor de disolución por mol:
Calor de neutralización entre el
(ac) y el HNO (ac) 3
En el calorímetro colocamos 100 ml de HNO 3 a 1.5M + 100 ml de NH 3 1.5M los cuales presentaron una Tº inicial de 28°C mezclamos y tomamos la Tº cada 30 segundos por 10 minutos, obteniendo que la Tf = 39°C.
Hallamos el Q (disolución) y luego el calor de neutralización por mol de NH4Cl y calculamos primero las moles.
Moles de
:
Calor de neutralización por mol de
CUESTIONARIO
1. Defina la ley de Hess y discuta su utilidad.
En termodinámica, la ley de Hess, propuesta por Germain Henri Hess en 1840 establece que la variación del calor en una reacción es la misma independiente del número de etapas. La ley de Hess se utiliza para predecir el cambio de entalpía en una reacción ΔHr . El cambio de entalpía de una reacción química que transforma los reactivos en productos es el mismo independientemente de la ruta escogida para la reacción. Esto se llama la función de estado. Es decir, el cambio de entalpía que va desde
los reactivos a los componentes intermedios A y luego hasta los productos es el mismo que el cambio cuando se va de los mismos reactivos a los componentes intermedios B y luego a los mismos productos. La suma de ecuaciones químicas puede llevar a la ecuación neta. Si la energía se incluye para cada ecuación y es sumada, el resultado será la energía para la ecuación neta. La ley de Hess dice que los cambios de entalpía son aditivos. ΔH neta = ΣΔHr . Dos
reglas:
Si la ecuación química es invertida, el signo de ΔH se invierte también. Si los coeficientes son multiplicados, multiplicar ΔH por el mismo factor.
En conclusión, la ley de Hess es útil para poder hallar las diferentes energías que desprenden las reacciones y las formaciones de los compuestos, pues la energía no se crea ni se destruye solo se transforma.
2. Defina que es el calor de formación estándar de una sustancia.
Calor estándar de formación" de un compuesto a la variación de entalpía que acompaña la formación de 1 mol de una sustancia en su estado estándar a partir de sus elementos constituyentes en su estado estándar (la forma más estable de un elemento a 1 atmósfera de presión y una determinada temperatura, que suele ser 298 K ó 25 ºC). Se denota por Δ H f O. La variación de entalpía estándar de formación se usa en termoquímica para encontrar la variación de entalpía estándar de reacción. Esto se hace restándole la suma de las entalpías estándar de formación de los reactivos a la suma de las entalpías estándar de formación de los productos, como se muestra en la siguiente ecuación. ΔH reacciónO = ΣΔH f O (Productos) - ΣΔH f O (Reactivos)
En otras palabras, es el cambio de entalpía que ocurre cuando se forma un mol de la sustancia a parámetros normales a partir de sus elementos.
3. Porque el calor medido en un calorímetro a presión es igual al cambio de entalpía para el proceso estudiado
Porque la entalpía es la energía que se libera en la reacción que está ocurriendo en el calorímetro, y esta energía se manifiesta como calor medido o calor de la reacción. 4. ¿Los cambios de entalpía medidos en esta práctica son los cambios de entalpía estándar?
Los cambios de entalpía medidos en esta práctica no son los cambios de entalpía estándar ya que varios de estos cambios de entalpía fueron realizados en condiciones distintas a las condiciones normales.
5. Si no lo son ¿Por qué los combina con los buscados en la literatura que si son cambios de entalpía estándar?
Estas combinaciones son dadas al hecho de que en el cálculo de cambio de entalpía para poder obtener mejores resultados, es decir es necesario tener el valor teórico para acercarse mas al número real, y así tener un valor exacto pues los valores hallados en esta práctica son en condiciones normales.
6. ¿Cómo podría usted mejorar los procedimientos de esta práctica para que los resultados obtenidos se ajusten al valor teórico?
Para lograr un mejor ajuste de los datos obtenidos debemos tener en cuenta:
Tomar las temperaturas en el momento indicado, además de leer correctamente el termómetro. Cerrar bien el calorímetro y revisar que no tenga escape de calor. Usar correctamente las calculadoras y los aparatos usados en la toma de datos. Tener claro el procedimiento de la práctica.
CONCLUSIONES
Se determino el calor de formación del cloruro de amonio usando los procedimientos experimentales descritos en la guía.
Se analizo la ley de Hess y su aplicación en la determinación de la entalpia de diferentes reacciones.
Se conoció la forma por la cual se calculan los resultados de entalpia teniendo en cuenta resultados bibliográficos y experimentales del compuesto estudiado (Cloruro de amonio NH 4Cl(S))
Se
mejoraron las habilidades en la toma y registro de temperaturas por medio del termómetro.
REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
Fisicoquímica, Manual de Laboratorio, Ana Beatriz Peña Santamaría y Juan Martin Céspedes Galeano. Sello Editorial. Universidad de Medellín.
Castellán, G.W (1987). Fisicoquímica. 2ª Ed. Ed. Addison-Wesley.
(2013,05). termoquímica. Ing.unp.edu.ar. tomado de, http://www.ing.unp.edu.ar/asignaturas/quimica/teoria/termoquimica.pdf
