INTRODUCCIÓN

Rama de la fisicoquímica que estudia los efectos caloríficos que acompañan a las transformaciones físicas o químicas. Su fin es determinar las cantidades de energía desprendidas o absorbidas como Calor durante una transformación, así como desarrollar métodos de cálculo de dichos movimientos de calor sin necesidad de recurrir a la experimentación. Las cantidades de calor producidas al quemarse los combustibles o el valor calorífico de los alimentos son ejemplos muy conocidos de datos termoquímicos.La termoquímica es parte de una rama mucho más amplia que es la termodinámica la cual describe y relaciona las propiedades físicas de la materia de los sistemas macroscópicos, así como sus intercambios energéticos.El calor que se transfiere durante una reacción química depende de la trayectoria seguida puesto que el calor no es una función de estado. Sin embargo, generalmente las reacciones químicas se realizan a P=cte o a V=cte, lo que simplifica su estudio.

El calor de reacción, Qr se define como la energía absorbida por un sistema cuando los productos de una reacción se llevan a la misma temperatura de los reactantes.

OBJETIVOS

Determinar la constante de calorímetro.

Determinar el calor de reacción.

REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA

La termoquímica consiste en el estudio de las transformaciones que sufre la energía calorífica en las reacciones químicas, surgiendo como una aplicación de la termodinámica a la química.

Frecuentemente podemos considerar que las reacciones químicas se producen a presión constante (atmósfera abierta, es decir, P=1 atm), o bien a volumen constante (el del receptáculo donde se estén realizando).

Proceso a presión constante

El calor intercambiado en el proceso es equivalente a la variación de entalpía de la reacción. Qp = ΔrH

Proceso a volumen constante

El calor que se intercambia en estas condiciones equivale a la variación de energía interna de la reacción. Qv = ΔrU

Se define como el calor transferido al sistema desde el medio en la transformación completa de los reactivos a productos, en las mismas condiciones de presión y temperatura.

Así,

Reactivos ---> Productos

qreacción = qp = H = H(productos) - H(reactivos) (P=cte)

Estado estándar

Sólidos y Líquidos. El estado estándar se define como la fase de sólido puro o líquido puro, en un estado de equilibrio reproducible experimentalmente, a la presión estándar de 1 bar y la temperatura de interés. (Normalmente 298,15 K).

Gases. El estado estándar se define como el estado hipotético de gas ideal, a la presión estándar de 1 bar y la temperatura de interés (normalmente 298,15 K).

Entalpía estándar de reacción y entalpía estándar de formación

Entalpía estándar de formación. Se define como el proceso de formación, a una determinada temperatura, de un mol de una sustancia pura en su estado estándar a partir de los elementos correspondientes en su forma de referencia.

Cambios de energía en las reacciones químicas

El calor es la transferencia de energía térmica entre dos cuerpos que están a temperaturas diferentes.

La temperatura es una medida de la energía térmica

Calor

• El calor fluye de un cuerpo de temperatura más alta a otro de temperatura más baja hasta que se iguala la temperatura.

• El calor se representa con la letra q:

– q > 0 se absorbe calor

– q < 0 se libera calor

Un proceso exotérmico es cualquier proceso que emite calor - transfiere la energía térmica del sistema al entorno o vecindad.

Un proceso endotérmico es cualquier proceso en el que el entorno tiene que suministrar calor al sistema.

Entalpía de las reacciones químicas

El calor que se libera o se absorbe durante una reacción depende de las condiciones bajo las cuales ocurre la reacción:

-Si la reacción ocurre en un envase abierto, está ocurriendo a presión constante y el calor envuelto se representa como qp.

-Se puede demostrar que qp está relacionada con una propiedad termodinámica llamada entalpía (H).

La entalpía o contenido de calor es la cantidad de calor liberado o absorbido en condiciones de presión constante.

• Es una propiedad extensiva (depende de la cantidad) y una función de estado (depende del estado y no como llego).

• El cambio en entalpía durante una reacción está dado por:

∆H = H (productos) – H (reactivos)

∆H = qp

Entalpías de formación

El ∆H de una reacción también se puede determinar utilizando las entalpías de formación normales de las sustancias participantes (∆H°f).

(∆H°f) es el cambio en entalpía que se produce cuando se forma un mol de una sustancia en su estado normal (estado estándar, formar estable, P = 1 atm) a partir de los elementos en su forma de referencia y estado estándar.

∆H reacción = Σ∆Hº productos – Σ∆Hº reactivos

MATERIALES Y MÉTODOS

MATERIALES, INSUMOS Y EQUIPOS

- Termo (Adiabático => Q = 0)- Balanza analítica- Agitador magnético- Vaso de precipitado 1000 mL- Termómetro- Ácido acético (CH3COOH)- Probeta de 250 y 50 mL- Hidróxido de potasio (KOH)

PROCEDIMIENTO

a. Calentamos el agua utilizando un vaso de pptado y el agitador magnético, por otro lado medimos la temperatura que existe en el interior del termo.

b. Luego vaciamos el agua caliente al termo y esperamos a que la temperatura ascienda y encontraremos una temperatura a la cual los dos se estabilicen.

c. Una vez que determinamos la constante de calorimetro, encontraremos el calor de reaccion, para eso crearemos una solucion de ácido acético 1M y medimos su temperatura.

d. Luego con la ayuda de la balanza analítica, pesamos el hidróxido de potasio.

e. Vaciamos la solución de ácido acético en el termo y añadimos el hidróxido de potasio y medimos temperatura.

RESULTADOS

Determinamos la constante de calorímetro:

- (mcal) (cpcal) = Kcal

- (620 g) (0.0207 cal/g ºC) = 12.82 cal/ºC

Kcal = 12.82 cal/ºC

Determinación del calor de reacción

Qreacción = -(mKOH) (cpKOH) (T1 – 0) - (mH+) (cpH

+) (T1’ – 0) + (mcal) (cpcal) (T2 – T0) + (mmezcla)

(cpmezcla) (Tmezcla – T0)

Qreacción = -(28.05 g) (0.17 cal/g ºC) (26 – 0) ºC - (505 g) (1.02 cal/g ºC) (25.6 – 0) ºC + (12.82 cal/ºC) (26 – 0) ºC + (28.5 + 505) g (1.02 cal/g ºC) (44 - 0)

Qreacción = -123.98 cal – 13186.56 cal + 333.32 cal + 23943.48 cal

Qreacción = -10966.26 cal

Es exotérmico para 28.05 g de KOH o 56.1 g/mol – g

Hr = (-10966.26 cal) (56.1 g / mol – g) KOH

28.05 g

Hr = - 21932.52 cal/mol - g

Hr = -21.932 Kcal

Comprobamos si coinciden con la otra forma:

KOH(S) + CH3COOH (l) CH3COOK (sol) + H2O (l) + Qreacción

(-102.0) (-116.4) (-177.32) (-68.32)

Hr = [1(-177.32) + 1(-68.32)] – [1(-102.02) + 1(-116.4)]

Hr = -27.94 kcal

DISCUSIÓN DE LOS RESULTADOS

- Con respecto a los cálculos se pudo comprobar que haciendo de las dos formas para sacar el calor de reacción nos da un resultado casi similar el uno del otro, esta pequeña diferencia se debió a que él se demoró mucho en vaciar el KOH hacia el termo haciendo que este pierda calor en el transcurso del tiempo hasta que se añadió.

RECOMENDACIONES

Las recomendaciones con respecto a la práctica serían las siguientes:

- Se recomienda al momento de ejecutar la práctica saber el balanceo necesario ya que va a favorecer a sacar de manera correcta las entalpias que nosotros queramos sacar.

- Al momento de trabajar con una sustancia que es higroscópica se recomienda la mayor rapidez posible antes de que esta capte humedad

CONCLUSIONES

Se logró determinar la constante de calorímetro.

Se logró determinar el calor de reacción.

BIBLIOGRAFÍA- Maron S., Lando J, "Fisicoquímica Fundamental", 2da ed, Ed. Limusa, México,

1987, pág. 70 – 75.

- Crockford H., Navell J., "Manual de Laboratorio de Química Física", 1ra ed., Ed. Alambra, Madrid, 1961, pág. 70 – 73.

- Glasstone S. "Tratado de química física", 7ma ed., Ed. Aguilar, España, 1979, pág. 449 – 452.

- Pons Muzzo G., "Fisicoquímica", 5ta edición, Ed. Universo SA, Lima, 1981.