8/12/2019 Informe 1- Termoqumica_Inf

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TERMOQUMICA Y TERMODINMICA

INTRODUCCIN

La termoqumica es aquella parte de la qumica encargada del estudio dela liberacin y absorcin de energa que ocurre en las reacciones qumicasdebido a los cambios estructurales que sufren las sustancias alcombinarse y reaccionar. La realizacin del experimento de sta semana,se bas principalmente en dicho concepto; para ello se demostr, conayuda de un calormetro, como las reacciones qumicas son capaces deliberar energa en forma de calor, produciendo reacciones conocidas con elnombre de exotrmicas.Se profundiz, adems, en el clculo de las reacciones ocurridas, con el finde calcular la cantidad de calor liberada en forma de energa, y corroborarel hecho de que la energa que pierde un sistema es ganado por los

alrededores y viceversa. En este caso especfico se utiliz un calormetrocon el objetivo de medir el calor producido por la reaccin que ocurra ensu interior y evitar que este calor fuese ganado por los alrededores, sinembargo, como el calormetro absorbe parte del calor de la reaccin,tambin fue necesario indagar en otro trmino llamado capacidad calricadel calormetro que debe ser tomado en cuenta a la hora de realizar lamedicin de temperatura para evitar errores de clculo.

SECCIN EXPERIMENTALSe realiz nicamente la parte referente a calormetros de los puntos E y Fde la prctica descrita en el documento titulado Termoqumica y

termodinmica el cual fue proporcionado por el asistente de Laboratorio,ambos puntos se realizaron dos veces.

RESULTADOS Y DISCUSIN

E) Calor de Neutralizacin:

Cuadro I. Medicin de temperaturas

CasoPrimeramedicin

Segundamedicin

Temperatura Calormetro con 10mlde NaOH

27,000,05 C 25,500,05 C

Temperatura de la mezcla (La msalta)

29,000,05 C 28,500,05 C

Durante el experimento se realiz la combinacin de 10ml de NaOH 1,00mol/L con 10ml de HOAc 1,00 mol/L y se produjo la siguiente reaccin:

NaOH + HOAc NaOAc + H2OComo se puede observar en el cuadro I, la temperatura inicial del NaOHaument un par de grados al mezclarse con el HOAc, este desprendimiento

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de energa en forma de calor ocurre en diferentes tipos de reacciones, loque ocurre especficamente en la presente reaccin de neutralizacincido-base, es que la combinacin da como resultado agua no disociada, laformacin de una sal y la liberacin de energa calorfica conocida comocalor de neutralizacin, es una reaccin exotrmica puesto que hay

liberacin de energa. (Hopp, 1994)

Cuadro II. Resultados de los clculos

CalculoResultado de1 medicin

Resultado de2 medicin

Promedio

Calor de neutralizacinen J

289,008 J 433.512 J 361,26 J

Calor de neutralizacinen J/mol

28900,8J/mol

43351,2J/mol

36126 J/mol

Con la informacin del cuadro I, se realizaron los siguientes clculosestablecidos en el cuadro II:

Primera medicinq1 = Vdisolucin disolucin Cespecfico disolucin (Tfinal(mezcla)Tinicial(NaOH))q1 = 20 ml 1,02 g/ml 4,01 J/gC (29C - 27C)q1 =163,608 J

Cneutralizacin= q1+[Ccalrica calormetro (Tfinal(mezcla)Tinicial(NaOH))]Cneutralizacin= 163,608 J +[62,7 J/C (29C - 27C)]Cneutralizacin= 289,008 J

MolNaOH = Cndisolucin NaOH Vdisolucin NaOHMolNaOH = 1,00 mol/L 0,01 L

MolNaOH = 0,01 mol

Cmolar neutralizacin =

Cmolar neutralizacin =, J

, mol

Cmolar neutralizacin = 28900,8 J/mol

Segunda medicin:q1 = Vdisolucin disolucin Cespecfico disolucin (Tfinal(mezcla)Tinicial(NaOH))q1 = 20 ml 1,02 g/ml 4,01 J/gC (28,5C25,5C)

q1 =245,412 J

Cneutralizacin= q1+[Ccalrica calormetro (Tfinal(mezcla)Tinicial(NaOH))]Cneutralizacin= 245,412 J +[62,7 J/C (28,5C25,5C)]Cneutralizacin= 433,512 J

MolNaOH = Cndisolucin NaOH Vdisolucin NaOHMolNaOH = 1,00 mol/L 0,01 L

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MolNaOH = 0,01 mol

Cmolar neutralizacin =

Cmolar neutralizacin =,J

, mol

Cmolar neutralizacin = 43351,2 J/mol

F) Calor de Reaccin:

Cuadro III. Medicin de temperaturas

CasoPrimeramedicin

Segundamedicin

Temperatura Calormetro con 20mlde CuSO4

20,000,05 C 21,000,05 C

Temperatura de la mezcla (La ms

alta)

41,000,05 C 53,000,05 C

Durante el experimento se realiz la combinacin de 20ml de CuSO41,00mol/L con exceso de magnesio y se produjo la siguiente reaccin:

CuSO4+ Mg Cu + MgSO4Como se puede observar en el cuadro III, la temperatura inicial del CuSO4aument en gran medida al mezclarse con magnesio. sta es unademostracin del llamado Calor de reaccin el cual se debe a lareordenacin de los enlaces que unen a las molculas que van areaccionar, esta energa puede ser liberada o absorbida, en ste caso esliberada en forma de calor por lo que se clasifica como una reaccinexotrmica (Doria et al., 2009)

La disolucin de CuSO4 es de color azul, esto es debido a que el hidratoCuSO4est asociado con 5 molculas de agua (representada de esta formaCuSO4-5H2O) al encontrarse asociado, el hidrato es de color azul, sinembargo el compuesto anhdrido que se forma si se calienta y elimina porcompleto el agua es blanco. (Ebbing y Gammon, 2009)En 20ml de CuSO4 1,00 mol/L hay 0,02 mol de CuSO4 tal y como semuestra en los siguientes clculos:

1

= 0,001 / 20

,

= 0,02

Segn la ecuacin de la reaccin, como se est trabajando con 0,02 mol deCuSO4se requieren 0,02 mol de Mg para que reaccionen, lo cual equivalea 0,486 g de Mg, segn los siguientes clculos:

0,02 ,

= 0,486

Durante la realizacin del experimento en el laboratorio se agreg unexceso de 1g de Mg en la primera reaccin y luego 4g de Mg en la segunda.La razn de colocar un exceso es porque normalmente en las reacciones seemplea un exceso de uno de los reactivos (suele ser el ms econmico) conel fin de asegurarse de que todo el reactivo limitante reaccione.(Martnez,2006)

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Cuadro IV. Resultado de los clculos de Calor de Reaccin

CalculoResultado de1 medicin

Resultado de2 medicin

Promedio

Calor de reaccin 1717,884 J 2617,728 J 2167,806 J

H de reaccin 85894,2J/mol 130886,4J/mol 216780.6J/molValor de H reportado 521340 J/molPorcentaje de error 58,41%

Con la informacin del cuadro III, se realizaron los siguientes clculosestablecidos en el cuadro IV de calor de reaccin y H de reaccin:

Primera medicin:q1 = Vdisolucin disolucin Cespecfico disolucin (Tfinal(mezcla)Tinicial(CuSO4))q1 = 20 ml 1,02 g/mL 4,01 J/gC (41C20 C)q1 = 1717,884 J

=

=1717,884

0,02

= 85894,2 /

Segunda medicin:q1 = Vdisolucin disolucin Cespecfico disolucin (Tfinal(mezcla)Tinicial(CuSO4))q1 = 20 ml 1,02 g/mL 4,01 J/gC (53 C21 C)q1 = 2617,728 J

=

=2617,728

0,02

= 130886,4 /

Para el porcentaje de error establecido en el cuadro IV, se necesitaconsultar la H de reaccin del CuSO4 con el Mg, debido a que dichaentalpia de reaccin no se encuentra reportada en ningn texto, seproceder a calcular la entalpa de reaccin a partir del calor de formacin

estndar de cada compuesto con la siguiente frmula:Hreaccin=[cHf(C) + dHf(D) +]- [aHf(A) + bHf(B) +](McMurry y Fay, 2009)

Hreaccin=[1Hf(Cu(s))+1Hf(MgSO4(ac))]-[1Hf(CuSO4(ac))+1Hf(Mg(s))]Hreaccin=[ -1361,4 kj/mol][ -840.06 kj/mol ]Hreaccin= -521,34 kj/molHreaccin= -521340 J/mol

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Porcentaje de Error = |Valor CalculadoValor Real | x 100|Valor Real |

Porcentaje de Error = |216780.6 J/mol521340 J/mol | x 100|521340 J/mol|

Porcentaje de Error = 58,41%

Posibles causas del error: Medicin incorrecta de temperatura. No esperar el tiempo suficiente para que se realizara por completo la

reaccin. Escape de calor al no cerrar a tiempo la tapa del calormetro cuando

se agreg el Mg al CuSO4. Medicin incorrecta del volumen del reactivo limitante.

BIBLIOGRAFA:

Doria, M.; Ibaez, J.; Mainero, R.M., Experimentos de qumica enmicroescala para nivel medio superior; 1ra Ed.; UniversidadIberoamericana: Mxico, D.F., 2009, p 189.

Ebbing, D.; Gammon, S.; Qumica general, 9na Ed.; Cengage Learning:Mxico, 2009, p 69.

Hopp, V., Fundamentos de tecnologa qumica, Revert: Espaa, 1994, p58.

Martnez, J.; Qumica 2, Cengage Learning: Mxico, 2006 p 39.McMurry, J.; Fay R.; Qumica General Quinta Edicin; Pearson Educacin:

Estado de Mxico, 2009; pp 293.