Fecha: 27/06/12
Práctica N° 6
1.- Título de la práctica: Calorimetría Estudiante :
Luis Toledo Barrios María Isabel Barzallo Aracelly Tapia Mendoza
Grupo: A Paralelo: 2 Profesor: Raúl Paz Chávez
2.- Objetivo de la práctica
Determinar el calor que se desprende al realizar diversas diluciones de ácido sulfúrico, como también el calor de neutralización de dicho acido con hidróxido de sodio.
3.- Teoría
Calor es la energía que se intercambia entre un sistema y sus alrededores como resultado de una diferencia de temperaturas. La energía, en forma de calor, pasa desde el cuerpo más caliente (con una temperatura más alta) hasta el cuerpo más frío (con una temperatura más baja). A nivel molecular, las moléculas del cuerpo más caliente ceden energía ener gía cinética a través de colisiones a las moléculas del cuerpo más frío. La fórmula que nos da el calor cedido o absorbido por un cuerpo cuando varía su temperatura:
Un calor de reacción es la cantidad de calor intercambiado entre un sistema y sus alrededores cuando tiene lugar una reacción química en el seno del sistema, a temperatura constante. Mediante la calorimetría se puede medir el calor en una reacción química o un cambio físico usando un instrumento llamado calorímetro. llamado calorímetro. Pero Pero también se puede emplear un modo indirecto calculando el calor que los organismos vivos producen a partir de la producción de dióxido de carbono y de nitrógeno (urea en organismos terrestres), y del consumo de oxígeno donde:
Como la presión no se mantiene constante, el calor medido no representa el cambio de entalpía. Calorimetría a presión constante
El calor medido es igual al cambio en la energía interna del sistema menos el trabajo realizado:
Como la presión se mantiene constante, el calor medido representa el cambio de entalpía.
4.- Esquema del Procedimiento Equipos y Materiales
Termo de 500 ml. de capacidad Termómetro de 0 °C Dos vasos de precipitación de 300 ml Probeta graduada de 50 ml Placa de calentamiento
Reactivos
Ácido Sulfúrico 18N Hidróxido de sodio 0.9M Agua destilada
PROCEDIMIENTO:
1.
Colocar en el termo 50 ml de agua a la temperatura ambiente. Medir la temperatura del agua. Añadir 50ml de agua caliente, cuya temperatura deberá ser previamente determinada. Medir la temperatura de la mezcla. De esta manera se determina el calor del calorímetro (Qcal ) y el equivalente en agua (E) del calorímetro.
2.
Colocar en el termo 40ml de agua destilada. Medir la temperatura del agua. Añadir 10ml. de ácido sulfúrico 18 N. Tapar el termo rápidamente y determinar la temperatura después de la dilución.
3.
Enfriar la solución anterior (50ml) hasta temperatura ambiente y añadir 50ml de agua destilada y medir la temperatura después de la dilución.
4.
Añadir 100ml de agua destilada a la solución anterior luego de que se ha enfriado hasta temperatura ambiente. Medir la temperatura después de la dilución.
5.
De los 200ml de la solución anterior, dejar en el termo 50ml y luego añadir 50ml de NaOH 0.9M. Determinar la temperatura de la solución.
5.- Tabla de Datos y Resultados
Resultado
Molaridad
27
36°C
---
27
36°C
27
32°C
27
28°C
0.9M
27
27.5°C
0.45M
0
---
Fórmulas
DEL GRAFICO
Tc (°C)=48
27
31°C
--1.8M
6.- Cálculos Efectuados
Molaridades
7.- Análisis de Resultados
En la práctica de calorimetría, un termo realizó la función de calorímetro, es decir el termo fue el instrumento que nos permitió medir el flujo de calor de las reacciones que se llevaron a cabo dentro del mismo, en este caso diluciones de ácido sulfúrico y el calor de dilución del ácido sulfúrico con hidróxido de sodio. En primer lugar, mediante la mezcla de agua a temperatura ambiente, con agua caliente, se logró determinar el calor del calorímetro y el equivalente en agua del calorímetro, dicho valor nos sirvió en los cálculos posteriores para las diluciones realizadas en el calorímetro. Para el equivalente en agua del calorímetro, se obtuvo un valor de 69.67 J/°C. Para la primera dilución que se realizó a concentración 1.8M, se colocó en el termo 40 de agua y se añadió 10 ml de ácido sulfúrico. Para tomar la temperatura se tapó rápidamente el termo, existiendo el riesgo de que una parte del valor correspondiente a la temperatura final haya sido expulsado en el momento que uno se toma entre poner el ácido y tapar el termo, a pesar que se intenta hacer lo más rápido posible. El calor obtenido a esta molaridad fue de 1393.5 J. Después de dicha dilución se realizaron 2 diluciones más de ácido sulfúrico a 0.9M y 0.45M. Se obtuvieron valores diferentes como temperatura final de la muestra, obteniendo un calor de 487.7J a 0.9M y 452.85J a 0.45M. Con estos datos se realizó una gráfica de Calor de dilución Vs. Molaridad, por medio de dicha gráfica se obtuvo un valor de 210J de calor a una molaridad de 0M. Esta técnica del calorímetro es muy recomendada si lo que se desea es estudiar el calor de una reacción a presión constante, como en la reacción estudiada, puesto que el calorímetro no está sellado, ha sido expuesto a la presión atmosférica. Si el calorímetro hubiera impedido perfectamente la transferencia de calor entre la disolución y su entorno, se podría asegurar que el calor ganado por la disolución deberá ser producto de la reacción química estudiada. Sin embargo, se produce un error en el intervalo de tiempo que dejamos expuesta la reacción al ambiente, puesto que para que no se escape el calor de la reacción del calorímetro y medir la temperatura correspondiente, se debe tapar de forma inmediata el calorímetro. Además entre pasar las mezclas del vaso de precipitación al tubo de ensayo siempre quedan residuos, de tal forma que la masa total siempre disminuye un poco. Se pudo observar que mientras la dilución del ácido sulfúrico es de mayor molaridad, la reacción expulsa mayor cantidad de calor, es decir es más exotérmica a mayor molaridad que a baja molaridad. Se realizó una mezcla más entre hidróxido de sodio y ácido sulfúrico, es decir combinamos un ácido y una base. Se pudo comprobar que el calor producido por esta reacción fue mayor que el calor producido en la disolución del ácido sulfúrico.
8.- Observaciones y Recomendaciones.
Para poder medir el calor de forma más precisa, se podría usar un calorímetro con una tapa, la cual tuviera un agujero permitiéndonos tomar la temperatura, de esta forma el calor se escaparía en menos proporción. Recordar que en una dilución, primero se debe colocar el agua y luego el ácido. Como se realizó una disolución, el calor específico de la misma es aproximadamente igual al del agua, 4.18 J/ g-K.
9.- Aplicaciones
Para medir el calor que genera el filamento de una lamparita eléctrica mientras este encendida y por otro lado medimos la potencia eléctrica que le entregamos, con lo que podríamos verificar la relación entre la energía eléctrica y el calor producido. Para calorimetría diferencial de barrido al estudio de la estabilidad de las proteínas.
10.- Conclusiones.
Por medio de la práctica realizada, logramos determinar el calor desprendido al realizar diversas diluciones de ácido sulfúrico, como el calor de neutralización del ácido sulfúrico con el hidróxido de sodio. Se comprobó que l calor de neutralización fue mayor que el calor obtenido en cada una de las diluciones. Así mismo por medio de una gráfica calor de dilución Vs. Molaridad, se verificó que a mayor molaridad, se obtiene un mayor calor de dilución y que dichos valores se relacionan de una forma exponencial. Se debe tener mucho cuidado al medir el calor de las reacciones, puesto que dicho calor se puede escapar entre lo que colocamos el ácido o el agua y en lo que tapamos el calorímetro, adquiriendo un error en la medición. Sin embargo, este laboratorio nos permitió tomar una idea de la relación del calor producido por diferentes diluciones.
11.- Bibliografía [1] Manual de prácticas de Química General II, ESPOL, Jun 2003 [2]Wikipedia, calor, disponible en http://es.wikipedia.org/wiki/Calor [3]Brown, Lemay, Bursten. Química la ciencia central.Prentice Hall. México 2004
