INTRODUCCIN

Fisicoqumica

QMC 1206 B

RESUMEN.-

En el presente laboratorio experimental se determinar el calor de neutralizacin por el mtodo adiabtico; previa determinacin del coeficiente de enfriamiento y la constante equivalente del calormetro (HCl y NaOH).

El calor de neutralizacin se determina como la cantidad de calor que se genera en el calormetro mas los calores de produccin de los reactivos, esto es:

Siendo:

QCal=(.(T = (.(Tf-T0)

QHCl=mH2O.CP.(Tf-T0) + mHCl.CP HCl.(Tf-T0)CP HCl =0.75[cal/gC]

QNaOH=mH2O.CP.(Tf-T0) + mNaOH.CPnaOH.(Tf-T0)CP NaOH=0.68[cal/gC]

Durante la medida de la variacin de calor en un calormetro se tiene dos inconvenientes, el enfriamiento natural del sistema y la determinacin de la cantidad de calor debido a que adsorben una cierta cantidad de calor durante el proceso:

Las ecuaciones que se usan para determinar (() y (() son:

Al realizar los clculos con los datos obtenidos en laboratorio obtuvimos los siguientes resultados:

( = -0.0001463

;

( = -438.655 [cal/C]

y por ltimo y concluyendo:QNeut = -349.998 [cal]

INTRODUCCIN.-

Cuando un sistema cambia de un estado a otro puede perder o ganar energa, bajo una forma de calor y trabajo, es decir, que tanto los procesos fsicos como los procesos qumicos van acompaados por intercambios de calor; este se puede medir mediante unos aparatos denominados calormetros registrando en ellos tan solamente el cambio de temperatura que se produce.

Sin embargo la medida de la temperatura en estos sistemas debe realizarse en un sistema aislado; por ello se prefiere su medicin en sistemas adiabticos, porque los incrementos de temperatura suelen ocurrir en pequeas variaciones.

De modo que la aplicacin de los mtodos para la determinacin experimental de los:

Calores de las reacciones qumicas.

Calores de las transformaciones de fases.

Calores de combustin.

Calores de disolucin y de divisin.

Calores de neutralizacin de soluciones.

As, como la medicin de estas magnitudes es la esencia de la calorimetra.

OBJETIVOS.-

Determinar el calor de neutralizacin de una solucin cida con una solucin bsica de igual concentracin por el mtodo adiabtico, previa determinacin del coeficiente de enfriamiento y la constante equivalente del calormetro.

Aplicar el mtodo para resolver un problema termodinmico y establecer uno.

FUNDAMENTO TERICO.-

Las ecuaciones qumicas son descripciones incompletas de cambios, que se pueden hacer completas especificando la temperatura y presin de cada sustancia, junto con su estado de agregacin o estado fsico y la energa involucrada por la relacin o reaccin.

En calorimetra generalmente el cambio de entalpa,(H se determina a presin constante, usando un calormetro de solucin, tal como un frasco aislado; termo o frasco Dewar.

Aqu se considera la determinacin de (Q ; siendo (Q = (E o (H, ya que (q es una funcin de estado, por depender de su estado inicial y de su estado final.

Expresndose:

(1)

Siendo Ci (Cv o Cp); capacidad calorfica del calormetro, y es constante para cambios razonables de temperatura.

Calor de Neutralizacin.-

Es el calor necesario para la formacin de una molcula de agua lquida a partir de un in hidrgeno y otro in oxidrilo; dichos iones provienen de una solucin cida y bsica respectivamente, esto es:

(2)

La reaccin de neutralizacin completa es, a partir de las sustancias qumicas:

(3)

Los calores de las reacciones (2) y (3)se distinguen entre si en el calor de disolucin de los reactivos NaOH y HCl adems, el calor de neutralizacin se determina como la cantidad de calor que se genera en el calormetro mas los calores de disolucin de los dos reactivos; esto es:

(4)

En la prctica tambin se escribe como:

(5)

Siendo:

QCal = (.(T = (.(TF-T0).

QHCl = mH2O.CP.(TF-T0)+ mHCl . CP HCl .(TF-T0)

QNaOH = mH2O.CP.(TF-T0)+ mNaOH . CP NaOH .(TF-T0)

CP HCl = 0.876 [Cal/g]

CP NaOH = 0.150 [Cal/g]

Es importante mencionar que durante la medida de la variacin de calor en un calormetro se tiene dos inconvenientes; primero el enfriamiento natural del sistema lo cul exige la determinacin del perfecto aislamiento del calormetro; el segundo inconveniente se refiere a que, parte del calormetro y sus accesorios absorben una cierta cantidad de calor durante el proceso de la variacin de calor, por tanto es necesario determinar esta cantidad de calor en trminos de valor equivalente del calormetro, que es una constante.

Las ecuaciones que se usan para determinar el coeficiente de enfriamiento ((); y la constante equivalente del calormetro ((); se usan las siguientes expresiones:

Donde:

(T1=Te-Tc

(T2 = Te - Tf

(T3 = Te - TfQue son las diferencias de temperatura en el proceso de mezclado en una masa de agua fra con una masa de agua caliente en el calormetro.

PROCEDIMIENTO.-

4.1. Determinacin del coeficiente de enfriamiento.-

Se trata de determinar el intercambio de calor entre el sistema y el medio exterior. Para esto se procede de la siguiente manera:

Crguese con agua destilada previamente calentado entre 50C y 60C, elegir la temperatura de acuerdo a la capacidad media del termmetro Beckman que se usa en el vaso central del calormetro.

Agtese y lea la temperatura inicial y la variacin de la temperatura cada 10 o 15 segundos, durante 10 minutos. (La agitacin debe ser suave, para evitar prdidas de lquido por proyeccin).

Regstrese los valores de temperatura en una tabla para el clculo respectivo del coeficiente de enfriamiento del calormetro; (.

4.2. Determinacin del calor de neutralizacin.-

Enjuagar el vaso del calormetro y luego agregar 100 ml de agua destilada.

Agregar al vaso del calormetro 50 ml, de solucin de cido clorhdrico 0.25N previamente preparado, mediante variaciones de temperatura durante la disolucin efectuar una mezcla homognea del agua y el cido con una agitacin suave. Al mismo tiempo registrar la temperatura T0.

Despus agregar al vaso del calormetro 50 ml de solucin de hidrxido de sodio 0.25N.

Tapar luego el calormetro y registrar las lecturas de la temperatura de mezcla, hasta que se logre una temperatura de equilibrio TF; mida el tiempo registrado al alcanzar la temperatura de equilibrio.

4.3. Determinacin de la constante equivalente en agua del calormetro.-

Se considera que esta constante es la cantidad de agua que absorbe, la misma cantidad de calor que el calormetro y todos sus accesorios. La ejecucin del trabajo se produce como sigue:

Colquese en el calormetro 200 ml de agua fra a la temperatura ambiente de TF puede medirse en volumen, considerando la densidad del agua igual a 1[g/mol].

Agtese suavemente durante unos instantes y leer la temperatura de equilibrio de la masa de agua fra dentro del calormetro y registre como TF; despus esta temperatura puede coincidir o no con TF.

Calintese en un vaso de precipitacin 200 ml de agua a la temperatura de 47C y antese esa temperatura como Tc; despus que se ha logrado un equilibrio de la masa de agua caliente.

Echar rpidamente el agua caliente al calormetro, agitando vivamente, al mismo tiempo leer la temperatura cada 10 segundos hasta alcanzar una temperatura de equilibrio Tc. Al mismo tiempo registrar el tiempo en que se ha logrado registrar la temperatura de equilibrio.

MONTAJE.-

Los materiales y reactivos empleados son:

calormetro.

agitador.

termmetro Beckman.

vaso de 400 ml.

Hornilla.

Cronmetro.

cido clorhdrico (HCl).

Hidrxido de sodio (NaOH).

Agua destilada (H2O).

El esquema para determinar el calor de neutralizacin de una solucin cida con una solucin bsica de igual concentracin es:

DATOS Y RESULTADOS.-

Con los siguientes datos se determinar el coeficiente de enfriamiento ((); el equivalente en agua del calormetro (() y el calor de neutralizacin (QNeut).

6.- Discusiones y Resultados.-

Luego de realizar la prctica experimental y obtener debidamente los datos y realizando una serie de clculos llegamos a la conclusin de que el calor de neutralizacin de una reaccin qumica entre el cido Clorhdrico a 0.25 N y el Hidrxido de Sodio a 0.25 N es : QNeut = -349.988 cal.

Lo cul confirma que la reaccin producida es exotrmica, o sea que produce un desprendimiento de calor.

El resultado final se obtuvo utilizando todos aquellos conceptos planteados en el fundamento terico por lo cul afirmamos que la parte experimental complementa y apoya a la parte terica.

Por lo tanto podemos decir que se cumplieron aquellos objetivos trazados al inicio del presente laboratorio dando aquellos presentes resultados.

7.- Cuestionario.-a) Explique e interprete cada uno de los resultados obtenidos en sus pruebas

Determinacin del coeficiente de expansin ((). Como se realiza mediciones de temperatura a intervalos de tiempo como se muestra en tablas se observa similar comportamiento habindose obtenido (() negativo(-) en ambos casos, estos nos indican que hay una disminucin de variacin de la temperatura debido al aislamiento del calormetro.

Determinacin del equivalente en H2O del calormetro

Es una porcin de agua que absorbe la misma cantidad de calor que el calormetro en estos casos igualas

200 ml de agua destilada fra a una temperatura ambiente (18C)

200 ml de agua destilada calentada a 47.4C

Calormetro

Termmetro de Bickman

Agitador

Hornilla

CALORIMETRA

- 1 -

_1020076939.unknown

_1066727308.xlsHoja1

Nt [s]T Ca

1048.4-0.0001378835Tf' [C] =20.3

21548.30Tf [C] =20.2

33048.3-0.0001381693Tc [C] =46.4

44548.20Te [C] =32.1

56048.2-0.0000691922

67548.15-0.0000692641

79048.10

810548.10DT1=-14.3

912048.1-0.0001387444DT2=11.8

10135480DT3=11.9

11150480

12165480

1318048-0.0001390338

1419547.90

1521047.90

1622547.9-0.0001393243

1724047.80

1825547.80

1927047.8-0.0001396161

2028547.70

2130047.70

2231547.7-0.0001399091

2333047.60

2434547.60

2536047.60

2637547.6-0.0001402033

2739047.50

2840547.50

2942047.50

_1066747479.bin

_1066747798.bin

_1066749639.bin

_1066728333.bin

_1020240088.unknown

_1020240913.unknown

_1020078356.unknown

_1020078524.unknown

_1020077068.unknown

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