7/24/2019 Lab.4 Calor de Reaccin y Solucin

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UNIVERSIDAD DE LA AMAZONIAFACULTAD DE CIENCIAS BSICAS

Laboratorio Fisicoqumica Ca!or "# so!uci$% & "# r#acci$%

Todas las reacciones qumicas van acompaadas ya sea por una absorcin o

un desarrollo de energa, que en general se manifiesta como calor. LaTermoqumica es la parte de la Termodinmica que estudia los cambios deenerga en las reacciones qumicas.

El calor de una reaccin qumica es el calor intercambiado en el curso de talreaccin, o, en un sentido ms general, es igual al cambio de entalpa delsistema cuando la reaccin ocurre a presin constante. En general, este calorde reaccin depende no slo de la naturaleza qumica de cada producto y cadareactivo, sino tambin de sus estados fsicos.

El calor absorbido o cedido por un sistema a presin constante !el cambio de

entalpa", puede determinarse usando calorimetra adiabtica, que como sunombre lo indica, utiliza un recipiente que asla el sistema qumico de losalrededores de modo que el calor desprendido o absorbido es igual, pero designo contrario, al absorbido o desprendido por la parte interna del calormetro.

#omo el sistema est aislado de los alrededores, es decir no interact$atrmicamente con ellos, se cumple%

roHcalormetHprocesoHneto +== 0

& lo que es lo mismo%roHcalormetHproceso =

El primer trmino indica el cambio trmico relacionado con el proceso queafecta el sistema estudiado y el segundo el calor absorbido o desprendido porel calormetro !partes internas". 'e tiene entonces%

=2

1

T

T

CdTHproceso

(onde # representa la capacidad calorfica del sistema global incluyendopartes internas del calormetro !especies involucradas, termmetro, agitador,resistencias, etc" que estn en contacto con el sistema qumico.

)ara cambios razonables de temperatura # es constante y la ecuacin anteriorpuede resolverse obtenindose%

TCHproceso =

(onde *T + T - T es el cambio de temperatura durante el proceso.

La determinacin de la capacidad calorfica del sistema se /ace calibrando conun lquido cuya capacidad calorfica se conoce a varias temperaturas, o biensuministrando su traba0o elctrico conocido el sistema y midiendo la diferenciade temperatura.

'e utilizar la calorimetra adiabtica para determinar los cambios entlpicosasociados al calor de solucin y al calor de neutralizacin.

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OBJETIVOS

1nferir el comportamiento de las mezclas de cidos y bases fuertes en una e2periencia de neutralizacin. 3plicar los principios de calorimetra a las e2periencias a realizar.

MATERIALES#alormetro (e4ar Termmetro 56 a 6 o#7uente de poder Esptula8uego de caimanes 9idrio relo0:ea;er

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PROCEDIMENTO.#olocar en el calormetro =6 mL de agua destilada a temperatura ambiente yregistrar las temperaturas cada = segundos durante tres o cuatro minutos.adicionar la cantidad 2 gramos de ?a&@ para formar una solucin 6,= ?,continuar agitando y leyendo la temperatura en funcin del tiempo /asta que

sta permanezca constante o presente un descenso regular durante = minutos.

na vez el sistema se encuentre a temperatura inicial adecuada y estable,conectar la resistencia de calentamiento a una fuente de poder y a0ustar elvolta0e para dar un valor cercano a F voltios, anotar los voltios y los amperios,determine el tiempo requerido para alcanzar el cambio inicial tomando datos detemperatura cada >6 segundos. na vez desconectada la fuente, se contin$anlas lecturas de temperatura en funcin del tiempo /asta que permanezcaconstante o presente un descenso regular.

) Calo! de neu"!ali#acin.Calor de neutralizacin: El calor de neutralizacin es definido como elcalor producido cuando un equivalente gramo de acido es neutralizado por unabase. El calor de neutralizacin tiene un valor apro2imadamente constante, enla neutralizacin de un acido fuerte con una base fuerte, ya que en estareaccin se obtiene como producto en todos los casos un mol de agua, que esformada por la reaccin%

@G G &@5H @& @>&GG &@ 5H @&En cada una de las reacciones anteriores se obtienen >,I ;cal.

Esta constancia en la entalpa de neutralizacin, se entiende fcilmente cuandose recuerda que los cidos y bases fuertes y las sales, estn completamentedisociados en sus soluciones diluidasJ y, en tal consecuencia el efecto qumicocom$n a todas estas neutralizaciones, que es sustancialmente el $nico cambioresponsable para el efecto trmico observado, es la unin de los iones/idratados /idrogeno e /idro2ilo para formar agua no ionizada. & sea, si laecuacin anterior de neutralizacin se escribe en forma inica, se tiene que%?aG !aq" G &@5!aq"G @G!aq"G #l5!aq"5H ?aG!aq" G #l5(aq)+ H2O

K cancelando los iones comunes en ambos miembros de la igualdad%&@5!aq"G @G!aq" H @&

Esta constancia en la entalpa de neutralizacin no se mantiene en laneutralizacin de soluciones de cidos dbiles por bases fuertes, bases dbilespor cidos fuertes o de cidos dbiles por bases dbiles.En todos estos casos el valor de *@ es menor y muc/o menor en el siguientecaso% @#? !aq"G ?a&@ !aq"H ?a#? !aq"G @&

En donde se obtiene 5.F ;cal.

En estos $ltimos casos el *@ de neutralizacin difiere del valor constantecitado, porque la formacin del agua a partir de sus iones no es el $nicoproceso qumico que acompaa a la neutralizacin, ya que paralelamente a la

combinacin de los iones /idratados /idrogeno e /idro2ilo, va ocurriendo la

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ionizacin de los solutos dbiles, siendo el efecto trmico observado la sumade las entalpas de ionizacin y neutralizacin.

P!ocedi$en"o.

3l calormetro que contiene la solucin de ?a&@, agregar =6 mL de @#l 6.=? a temperatura ambiente !revisar que tanto el termmetro como la resistenciade calentamiento estn sumergidos en la solucin", continuar agitando yleyendo la temperatura en funcin del tiempo /asta que sta permanezcaconstante o presente un descenso regular durante = minutos.

C%LC&LOS(ebido que en la prctica resulta imposible alcanzar una adiabaticidad total yadems los procesos no son instantneos, la determinacin de los cambios detemperatura debe /acerse considerando estas prdidas.

#onstruir las curvas temperatura5tiempo tanto para el proceso como para eltraba0o elctrico equivalente !9er figura ".

(etermine la capacidad calorfica del sistema calorimtrico suministrando untraba0o elctrico, que produzca un cambio de temperatura similar al del procesoen estudio

7igura . Atodo (ic;inson para determinar temperatura inicial y final

3 partir del *Tcal, el volta0e !9", la intensidad !i", el tiempo de calentamiento !t"calcular la capacidad calorfica del sistema !#psist" mediante%

#psist. *Tcal + 9.i.tEl cambio de entalpa del proceso se realiza con el valor calculado de #p sist y el*T para la solucin o la reaccin estudiada%

*@proceso+ 5 #psist. *TcalEl valor de *@ debe ser e2presado por mol de soluto disuelto o por mol dereactivo limitante !reaccin de neutralizacin".

BIBLIO'RA(A

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