UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERÚ

FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA

Determinación del calor de neutralización por calorimetría

CÁTEDRA: Físico-química I

CATEDRÁTICO: Ing. YESSICA BENDEZU ROCA

SEMESTRE: 3 – “B”

INTEGRANTES: Romaní Montes Miguel Ángel

Romero De la Cruz Roy

Sovero Muñoz Hernán Jesús

FECHA : 02-11-2009

Huancayo – Perú

RESUMEN

Es muy importante estudiar todo lo que ocurre en una reacción, es

por ello que parte de este informe estudiamos experimentalmente

una parte de la reacción que en ocasiones pasa inadvertida debido a

su poca visibilidad en un proceso de este tipo.

Pero no es imposible calcular teniendo en cuenta estudios de

calorimetría, es por ello que en este informe nos daremos cuenta de

que algunos procesos químicos requieren calor y liberan calor.

OBJETIVO

Determinar el calor de neutralización del HCl con NaOH .

(0.1M;0.5M)

Determinar el calor de neutralización molar del HClcon NaOH

(0.1M;0.5M)

FUNDAMENTO TEÓRICO

Bases teóricas

El calor de neutralización de un ácido -ácido clorhídrico, ácido nítrico

o ácido acético- y una base -hidróxido sódico, hidróxido amónico- se

determina midiendo la máxima temperatura que se alcanza en un

calorímetro al mezclar sendas disoluciones diluidas de ambos

reactivos. Previamente, se determina el equivalente en agua del

calorímetro. Con los datos experimentales se procede al cálculo de las

magnitudes:

ΔH0 neutr, ΔS0

neutr y ΔG0neutr.

Toda transformación química se acompaña de absorción o liberación

de energía que suele manifestarse en forma de calor y los procesos

químicos pueden clasificarse en endotérmicos y exotérmicos

respectivamente. En las reacciones químicas esta variación calorífica

representa la diferencia entre el contenido energético de los

productos y el de los reactivos, en las condiciones de P, V y T que se

especifiquen. Las leyes de la termoquímica están basadas en el

principio de conservación de la energía (Primer principio de la

termodinámica) y pueden enunciarse como sigue

Ley de Lavoisier y Laplace:

El calor absorbido al descomponerse un compuesto, debe ser igual al

calor desprendido durante su formación.

Ley de Hess:

El calor total de una reacción a presión constante es el mismo

independientemente de los pasos intermedios que intervengan. La

importancia práctica de esta Ley es extraordinaria, ya que, según

ella, las ecuaciones termoquímicas pueden tratarse como algebraica

y, en consecuencia, combinando adecuadamente aquellas, obtenidas

experimentalmente, es posible calcular calores de reacción no

susceptibles de determinación directa.

Calor molar de neutralización:

Es el calor producido en la reacción de neutralización de un mol de

ácido, en solución acuosa, por un mol de una base también en

solución. Este efecto térmico tampoco es constante para un mismo

par ácido-base, sino que depende de la concentración y sólo toma un

valor sensiblemente igual cuando se opera con disoluciones diluidas.

Cuando se trata de una reacción de bases fuertes (NaOH, KOH...) con

ácidos fuertes (HCl, HNO3) el calor de reacción es independiente de la

naturaleza de dichos componentes, ya que, al hallarse tanto éstos

como las sales formadas disociados, la reacción que tiene lugar es.

OH- + H+ = H2O; ΔHo298 = -57,27 kJ·mol-1

En el caso de la neutralización de un ácido o base débil (CH3-COOH,

NH4OH,...) el calor de reacción, a presión constante, puede ser algo

menor a causa de la absorción de calor que tiene lugar en el proceso

de disociación del ácido o base débiles. La neutralización en este caso

puede considerarse como el resultado de los pasos consecutivos:

HA(aq)⟶H (aq)+¿+A( aq)

−¿¿ ¿

H (aq)+¿+OH (aq)

−¿⟶ H2O (aq )¿ ¿

HA(aq)+OH (aq)−¿⟶H 2O( aq )+ A(aq)

−¿ ¿¿

Medidas termoquímicas

La medida de los cambios de calor que acompañan a las reacciones

químicas, se realiza, en los casos más comunes, en una cámara en la

cual se desarrolla la reacción, en un recipiente aislado, haciendo uso

de un termómetro suficientemente sensible para medir la elevación o

descenso de la temperatura. Los dispositivos destinados a realizar

estas medidas se denominan calorímetros, y su capacidad calorífica

ha de ser conocida. Su determinación se lleva a cabo efectuando en

él una reacción cuyo calor sea conocido y midiendo la variación de la

temperatura que se produce. La capacidad calorífica del calorímetro

puede obtenerse entonces como masa de agua equivalente (A)

expresada en unidades de masa, con la misma capacidad calorífica,

calculada a partir de la igualdad:

Q= (m+A )C ∆T

Donde:

m = masa de agua dispuesta en el calorímetro

A = equivalente en agua del calorímetro (expresado en unidades de

masa)

cp = calor específico del agua a presión constante (a p = 1 atm)

ΔT = efecto térmico observado (diferencia de temperatura)

METODOLOGÍA Y PROCEDIMIENTOS

MATERIALES

Agua destilada

EQUIPOS

1 Calorímetro

INSTRUMENTOS

4 fiolas de 100 ml

1 Termómetro

1 vaso de 250ml.

REACTIVOS

NaOH 0.1M

HCl0.1M

NaOH 0.5M

HCl0.5M

PROCEDIMIENTOS

Calor de neutralización del ácido clorhídrico con hidróxido de

sodio:

Colocar el calorímetro 100 ml de NaOH 0.1M, por otro lado medir

100 ml de HCl0.1M .

Verter rápidamente el ácido sobre la base, agitando

continuamente. Anotar la temperatura más alta observada.

Considerando que la masa total de la solución es 200 gramos y

que el calor específico de la solución es 1calg °C

.

Calor de neutralización del ácido clorhídrico con hidróxido de

sodio:

Colocar el calorímetro 100 ml de NaOH 0.5M, por otro lado medir

100 ml de HCl0.5M.

Verter rápidamente el ácido sobre la base, agitando

continuamente. Anotar la temperatura más alta observada.

Considerando que la masa total de la solución es 200 gramos y

que el calor específico de la solución es 1calg°C

.

RESULTADOS Y CÁLCULOS

1. Cálculo del calor de neutralización del ácido clorhídrico

con hidróxido de sodio:(0.1M)

Datos:

−(Q¿¿ reacció n+Qcalor í metro)=Qneutralizaci ón (1 )¿

Hallando el Qreacci ón:

Qreacci ón=QHCl+QNaOH (2 )

Hallando el QHCl :

QHCl=mHClCeHCl ∆T (3 )

QHCl=100 g(1 calg º C )¿18-17)º C

QHCl=100cal

Hallando el QNaOH :

QNaOH=mNaOHCeNaOH ∆T (4 )

QNaOH=100 g(1 calg º C )¿18-17)º C

QNaOH=100cal

Reemplazando en (2):

Qreacci ón=100 cal+100cal

Qreacci ón=200cal

Hallando el calor del calorímetro:

Qcal=Cpcal∆T

Qcal=(20.5 calº C )(18−17)º CQcal=20.5cal

Reemplazando en 1:

−(Q¿¿ reacció n+Qcalor í metro)=Qneutralizaci ón ¿

(200cal+20.5cal)=Qneutralizaci ón

Qneutralizaci ón=¿220.5cal

Hallando el calor de neutralización molar:

Qneutralizaci ónmolar=Qneutralizaci ó n/n

Qneutralizaci ónmolar=220.5 /0.01

Qneutralizaci ónmolar=22.05Kcal /mol

2.-Cálculo del calor de neutralización del ácido clorhídrico

con hidróxido de sodio:(0.5M)

Datos:

−(Q¿¿ reacció n+Qcalor í metro)=Qneutralizaci ón (1 )¿

Hallando el Qreacci ón:

Qreacci ón=QHCl+QNaOH (2 )

Hallando el QHCl :

QHCl=mHClCeHCl ∆T (3 )

QHCl=100 g(1 calg º C )(26−20)º CQHCl=600cal

Hallando el QNaOH :

QNaOH=mNaOHCeNaOH ∆T (4 )

QNaOH=100 g(1 calg º C )(26−20) º CQNaOH=600cal

Reemplazando en (2):

Qreacci ón=600cal+600cal

Qreacci ón=1200 cal

Hallando el calor del calorímetro:

Qcal=Cpcal∆T

Qcal=(20.5 calº C )(26−20) ºCQcal=123.5cal

Reemplazando en 1:

−(Q¿¿ reacció n+Qcalor í metro)=Qneutralizaci ón ¿

(1200cal+123.5cal)=Qneutralizaci ó n

Qneutralizaci ón=¿1323.5cal

Hallando el calor de neutralización molar:

Qneutralizaci ónmolar=Qneutralizaci ó n/n

Qneutralizaci ónmolar=1323.5 /0.05

Qneutralizaci ónmolar=26.47Kcal /mol

CONCLUSIONES

1. El calor de neutralización a 0.1 M es 220.5 Cal

2. El calor de neutralización molar a 0.1 M es 22.05 K Cal

3. El calor de neutralización a 0.5 M es 1323.5 Cal

4. El calor de neutralización molar a 0.1 M es 26.47 K Cal

RECOMENDACIONES

Tener cuidado porque el calor de la mezcla puede causar

salpicaduras peligrosas

Manejar de manera correcta el cronometro para obtener la

ccccmayor exactitud al determinar la temperatura

Verter rápidamente el ácido sobre la base para evitar mayor

margen de error.

BIBLIOGRAFÍA

Química General, Raymond Chang, novena edición, editorial

MacGraw-Hill, 2007