NDICE

PG.RESUMEN. 2INTRODUCCIN.. 3PRINCIPIOS TERICOS.. 4DETALLES EXPERIMENTALES. 6 Materiales 6 Procedimiento experimental. 7TABULACIN DE DATOS Y RESULTADOS EXPERIMENTALES.. 8EJEMPLO DE CLCULO 11ANLISIS Y DISCUSIN DE RESULTADOS.... 14CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES.. 16BIBLIOGRAFA 17APNDICE. 18 Cuestionario. 18 Grficos.. 22

RESUMENEsta experiencia tuvo como objetivo comprender, analiza y determinar los distintos tipos de calores en las reacciones qumicas mediante la ayuda de un calormetro y los materiales indicados en el laboratorio.

INTRODUCCIN

Cada vez que conducimos un automvil, encendemos un acondicionador de aire o cocinamos algn alimento, recibimos los beneficios prcticos de la termodinmica. Por ejemplo, en el motor de un automvil se genera calor por la reaccin del oxgeno con la gasolina donde el gas empuja los pistones efectuando un trabajo mecnico.La termodinmica tiene un inters primordial en la industria farmacutica, dado que en el mundo de los microorganismos se necesita fundamentalmente calor ya que cierta cantidad de calor favorecer sus crecimientos mientras que otra a su eliminacin, debido a esto es una herramienta para poder controlar los equipos mediante los cuales los microorganismos pueden reproducirse o eliminarse.Dentro de la termodinmica tenemos la termoqumica, donde hablamos de los cambios de energa durante reacciones qumicas. Un proyectista de una industria qumica necesita saber la cantidad de energa calorfica absorbida o liberada por cada reaccin y de esa forma podra asegurarse que su diseo sea el adecuado. Entonces, para lograr que dicha industria trabaje con el mximo de economa, el proyectista ha de saber cunto calor debe darle a una regin y extraer de otra. En el presente informe se dar a conocer algunas tcnicas para conocer los distintos tipos de calor que se presenta. Adems, dado a los conocimientos que tenemos sobre termodinmica podremos fcilmente una propiedad: la entalpa.

PRINCIPIOS TERICOS

TERMODINMICAEstudio de las relaciones de energa que involucran calor trabajo mecnico y otros aspectos de energa. Sistemas-Aislado: el sistema evita cualquier interaccin con el medio exterior.-Abierto: pasa masa a travs del sistema y energa.-Cerrado: no pasa masa, solo energa a travs del sistema.

Primera ley de la termodinmicaEl calor de un sistema aislado es constante, no cambia por lo tanto es cero.

TermoqumicaEs una aplicacin directa de la primera ley de la termodinmica donde se estudia los cambios de calor en procesos de cambio qumicos.

EntalpaSe mide el calor absorbido o liberado a presin constante. Se trata de una propiedad extensiva.

a) Entalpa de reaccin:En un sistema adiabtico, cuando la reaccin ocurre a presin constante la transferencia de calor se identifica como entalpa. Entonces, el cambio de entalpa que acompaa a una reaccin es la entalpa de reaccin. En un proceso exotrmico se produce un descenso en la temperatura (H0).

b) Cambios en la entalpa estndar:Es estado estndar es cuando la presin toma el valor de 1 bar y la temperatura de 25C. En este caso se hablara de una entalpa estndar de reaccin.

Propiedad.- La entalpa estndar de reaccin es la suma y resta de las entalpas estndar de formacin de todos los componentes.

CalorimetraMide la cantidad de calor generado en ciertas reacciones qumicas o cambios fsicos, en donde se trabaja con el conocido calormetro para realizar la medicin.

a) Principio de equilibrio trmico:Si se considerados dos cuerpos en un sistema aislado alcanzarn despus la misma temperatura

b) Mediciones calorimtricas:La observacin que se hace es medir el cambio de temperatura producido por el calor liberado o absorbido: si el sistema es trmicamente aislado, de capacidad calorfica C, y la temperatura cambia entonces Q se obtiene de CT que depender de las condiciones de reaccin sern: Hrxn Se da a presin constante donde se utiliza una bomba calorimtrica adiabtica. U Se da a volumen constante donde se utiliza un calormetro adiabtico.

DETALLES EXPERIMENTALES

MATERIALES Frasco termo (tapn+agitador) Termmetro Probeta (250 mL) Pipeta Buretas (2) Propipeta Vasos de precipitado (300 mL) Vasos Erlenmeyes (2) Embudo Gibson (pera)

REACTIVOS HCL 0,8N NaOH 0,2N Biftalato cido de potasio Fenolftaleina Sulfato de cubre pentahidratado (CuSO45H2O) Zinc metlico

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

1. Capacidad calorfica del calormetro

En esta parte del experimento, coloqu 150 mL de agua fra en el termo y 150 mL de agua helada en la pera. Luego, traspaso el agua de la pera al termo, tomando la temperatura cada 10s y anoto cuando es constante.

2. Determinacin del calor de neutralizacin entre soluciones de NaOH 0,2N y HCl 0,8N

Empiezo valorando el NaOH con el biftalato cido de potasio; luego titulo el HCl con el NaOH, determinando sus concentraciones. En el termo coloco el volumen calculado de NaOH y en la pera, el de HCl. Traspasamos el lquido de la pera al termo tomando la temperatura cada 10 s hasta que se mantenga constante (el volumen total es de 300 mL, donde el volumen de cada sustancia se determina por la neutralizacin.

3. Calor de reaccin del sulfato de cobre con zinc metlico

En el termo coloco 295 mL de agua, aadimos 5g de CuSO45H2O agitando de forma correcta y medimos la temperatura. Posteriormente aadimos 3,25g de Zn(m), tapamos el termo y mido la temperatura cada 10s agitando constantemente hasta tomar una temperatura constante.

TABULACIN DE RESULTADOS Y RESULTADOS EXPERIMENTALES

TABLA N 1CONDICIONES EXPERIMENTALESP (mmHg)T (C)%H.R

7562497

Ce (cal/gC) (g/mL)

H2O(l)1,01,0

TABLA N2DATOS EXPERIMENTALES

1. Capacidad calorfica del calormetro:

V=150 mL

Agua helada (pera)Agua fra (termo)

T (C)7,724,0

Teq (C)16,4

2. Determinacin del calor de neutralizacin entre soluciones de NaOH 0,2N y HCl 0,8N: NaOHHCl

Vgastado por NaOH (mL)12,48,9

N (eq-g/L)0,20580,615

NaOHHCL

V (mL)22575

T (C)24,325,5

Teq (C)26,8

3. Calor de reaccin del sulfato de cobre con zinc metlico:

CuSO4 (ac)

T (C)24,3

Teq (con el Zn) (C)27,7

TABLA N3RESULTADOS EXPERIMENTALES

1. Capacidad calorfica del calormetro:

(1) Agua fra (termo) con agua helada (pera)(2) Todo el sistema incluyendo el agua helada

Capacidad calorfica (cal/C)

(1)171,71

(2)321,71

2. Determinacin del calor de neutralizacin entre soluciones de NaOH 0,2N y HCl 0,8N:

H (kcal/mol)Qneutralizacin (kcal/mol)

HCl(ac) + NaOH(ac)-13,202-13,202

3. Calor de reaccin del sulfato de cobre con zinc metlico:

H (kcal/mol)Qreaccin (kcal/mol)

CuSO4 (ac) + Zn (s)-54,742-54,742

TABLA N4PORCENTAJE DE ERROR

2. Determinacin del calor de neutralizacin entre soluciones de NaOH 0,2N y HCl 0,8N:

TericoExperimental

Qneutralizacin (kcal/mol)-13,36-13,202

% error (por exceso)1,18

3. Calor de reaccin del sulfato de cobre con zinc metlico:

TericoExperimental

Qreaccin (kcal/mol)-54,3-54,742

% error (por defecto)0,832

EJEMPLO DE CLCULO

1. Capacidad calorfica del sistema

(a) Agua fra (termo) con agua helada (pera):

(b) Todo el sistema incluyendo el agua helada:

2. Determinacin del calor de neutralizacin entre soluciones de NaOH 0,2N y HCl 0,8N:

En esta neutralizacin se tiene:

Como:

A presin constante se tiene:

PORCENTAJE DE ERROR:

3. Ecuacin qumica:

4. Calor de reaccin del sulfato de cobre con zinc metlico:

Como:

A presin constante se tiene:

PORCENTAJE DE ERROR:

ANLISIS Y DISCUSIN DE RESULTADOS

1. Capacidad calorfica del calormetro:

Obtuvimos una capacidad calorfica de sistema de 171,71 cal/C, procuramos ser muy detallados y minuciosos a la hora de seguir este procedimiento dado que este resultado era importante para los siguientes pasos a seguir y los resultados que se obtengan ser en base a este valor ya calculado. Luego, la capacidad calorfica de todo el sistema considerando el agua helada fue de 321,71 cal/C con lo cual tiene un pequeo margen de error debido a que se considera la densidad del agua como 1,0 g/mL.

2. Determinacin del calor de neutralizacin entre soluciones de NaOH 0,2N y HCl 0,8N:

Ya obtenidos los valores de la capacidad calorfica de todo el sistema procedemos a calcular el calor de neutralizacin, en primer lugar. Mencionado que el valor obtenido en el procedimiento anterior sera esencial, pues trabajaramos en base a eso y de esa forma encontrar el calor que se requiere, el cual fue de -13,202 kcal/mol. Al proceder con los clculos y analizar cuidadosamente cada dato obtenido, se pudo concluir que el porcentaje de error fue menor al 5 % requerido (esto es un resultado excelente). Al conocer el resultado, se puede deducir que los pasos a seguir fueron correctos. Pero hubo motivos que alteraron en una mnima proporcin estos buenos resultados y no se pudo obtener un porcentaje de error mucho menor al mencionado en el inicio de este informe: el margen de error dado por la consideracin de la densidad, el redondeo de los volmenes obtenidos de cada reactivo y el valor prximo de las concentraciones de stos.

3. Calor de reaccin del sulfato de cobre con zinc metlico:

Para este procedimiento tambin era necesario el valor adecuado de la primera parte, como ya se haba indicado.Proseguimos con las pautas recomendada para que no haya algn inconveniente en la toma de los datos, resultando finalmente un calor de reaccin de -54,742 kcal/mol; para esto, a la capacidad calorfica de todo el sistema se le aumento la capacidad calorfica del zinc y cobre metlico. ste resultado comparado con el valor terico no se escapa de la cercana, dado que se encontr (por clculos realizados) un porcentaje de error menor al anterior paso que incluso no llega al 1,0%. Observacin.- para hallar el valor terico del calor de reaccin, se procedi a realizar lo siguiente (para las sustancias slidas su entalpa de formacin es cero):

Por el anlisis de los resultados obtenidos, se observ que los clculos realizados fueron de una forma adecuada y con buena precisin a la hora de toma de datos; dado que nos arroj unos porcentajes de errores muy bajos, ptimos para una prctica de laboratorio. Haciendo un hincapi en la parte del margen de error que ya hemos mencionado, se puede resaltar que el trabajo pudo ser an ms eficiente como se puede observar a lo largo del informe y podr sacar la conclusin de esta experiencia realizada, como se le est indicando.

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

RECOMENDACIONES Al tomar la temperatura no olvidar agitar constantemente para que de esta forma no obtener un porcentaje de error alto.

Para mayor facilidad en el trabajo con los materiales, redondeamos a un valor entero los volmenes obtenidos en el procedimiento 2.

Debido a que se trabaja con distintos reactivos en el mismo termo, se debe lavar correctamente para no alterar nuestros resultados. Al trmino de haber colocado el zinc metlico en la solucin acuosa, tapar inmediatamente el agujero donde se colocaba la pera para tomar buenos datos.

Tener mucha paciencia al momento de esperar la temperatura de equilibrio entre el zinc metlico y el sulfato de cobre, que tomar un tiempo considerable.

CONCLUSIONES Dado al porcentaje de error obtenido est dentro de lo adecuado, podemos concluir que la experiencia fue realizada de manera correcta y esto puede jugar a favor de nosotros en otro tipo de escenario.

Se debe conocer los calores especficos y las temperaturas de los procesos estudiados, de esta manera podremos conocer el valor del calor ya sea absorbido o liberado.

En el sistema trabajado, el calor medido determina directamente la variacin de la entalpa puesto que se realiz a presin constante. Adems, este sistema es adiabtico donde el calor absorbido sumado con el calor liberado nos dar el valor de cero.

De la experiencia nos result que el calor de reaccin y neutralizacin tienen valores negativos. Entonces, la variacin de entalpa de los procesos estudiados son negativos por lo que las reacciones son exotrmicas donde liberan energa en forma de calor. BIBLIOGRAFA

GILBERT W. CASTELLAN (1987). Fisicoqumica, Segunda Edicin. Navalpan de Juarez: Addison Wesley Iberoamericana S.A. P.W.ATKINS Y J.C.MORROW (1986; 1991).Fisicoqumica, Tercera Edicin. Wilmington: Addison Wesley Iberoamericana. UNIVERSIDAD LABORAL (2009). Termoqumica. [Consulta: 25 de abril de 2015] ESCUELA DE INGENIERA INDUSTRIALES UVA. Termoqumica. [Consulta: 25 de abril de 2015] UNIVERSIDAD AUTNOMA DE MADRID. Fundamentos de la Termodinmica.< http://joule.qfa.uam.es/beta-2.0/temario/tema6/tema6.php> [Consulta: 25 de abril de 2015] QUIMICA GENERAL. Termoqumica. [Consulta: 25 de abril de 2015] GRANMA-RGANO OFICIAL DEL PCC< http://www.granma.cu/ciencia/2014-10-08/gasificacion-de-la-biomasa-el-camino-recien-empieza> [Consulta: 26 de abril de 2015]

APNDICE

CUESTIONARIO1. Qu propiedad de la Entalpa provee la base de la Ley de Hess?

En la entalpa de reaccin una reaccin qumica va acompaada de un cambio de energa y sta se libera en forma de calor. Como la entalpa es una funcin de estado, el valor de la variacin de la entalpa (H) es independiente del camino entre el estado inicial y final.Entonces, la propiedad que provee la base de la Ley de Hess se explica de la siguiente forma: el cambio de entalpa de una reaccin viene dada por la sumatoria de los cambios de entalpa para una serie de pasos individuales.

Por ejemplo:

Esta reaccin se puede dar en dos etapas. En la primera se formara el monxido de carbono y una vez formado ste, vuelve a reaccionar con el oxgeno y de esta forma dar como resultado el dixido de carbono.

Por lo tanto se tiene:

2. Qu diferencia existe entre los calores de reaccin a volumen constante y a presin constante?

En primer lugar, el calor de reaccin a volumen constante se da cuando en un sistema la temperatura es un reflejo directo de la energa del sistema (que se transfiere como calor). Dado que el sistema se encuentra en esta condicin, no est realizando trabajo y por la primera ley de la termodinmica tenemos:

En segundo lugar, el calor de reaccin a presin constante se definir que la entalpa es igual al calor, por lo que los efectos de calor se miden a presin constante. Estos efectos de calor indican la variacin de la entalpa del sistema, no de su energa.Se usan en procesos para sistemas de masa fija, siempre que no se produzcan cambios de fase o reacciones qumicas. Con sta se trabaja mayormente en laboratorios.De acuerdo a la primera ley de la termodinmica tenemos:

3. Adjunte una publicacin cientfica indexada de los ltimos 5 aos en referencia al estudio realizado.

GRFICAS

1. Tabla 5:T (C)t (s)

2. Tabla 6:

T (C)t (s)

Pgina 1

Termoqumica1