Laboratorio N 4

Integrante: Erick Guanin, Abigail Valeria Toapanta.

Objetivo específico

Realizar mesclas entre soluciones, agua fría y agua caliente, sólidos y agua de diferentes temperaturas, medir la temperatura de la mescla después de la homogenización y obtener la temperatura en el tiempo cero.

Objetivos generales

Medir las temperaturas a un minuto cada una después de la homogenización.

Al formar la sal se debe tener el ácido y la base a la misma temperatura para calcular el calor liberado o absorbido en forma de temperatura con el calorímetro.

Obtener la gráfica de la línea de descenso o aumento de temperatura. Calcular el calor cedido, el ganado, el calor del calorímetro y la

capacidad calorífica del calorímetro.

Materiales y reactivos

1. Materialesa. Multímetro digitalb. Baso de precipitación de 100ml.c. Baso de precipitación de 250ml.d. Probeta de 50ml.e. Bloque de aluminio.f. Bloque de hierro.g. Bloque de cobre y zinc.h. Calorímetro.i. Homogeneizador.j. Termómetro.k. Calentador.l. Pipeta de 10ml.m. Bureta.

2. Reactivosa. Agua.b. Ácido clorhídrico.c. Hidróxido de sodio.d. Hidróxido de amoniaco.

Procedimiento

Agua caliente agua fría1. Poner el agua 50ml de agua fría en el vaso de precipitación de

250ml.2. Calentar otros 50ml de agua a una temperatura aproximada de 43

grados centígrados.3. Colocar el vaso de precipitación de 250ml dentro del calorímetro.

4. Calcular la temperatura del agua fría la cual es de 22,5 grados centígrados.

5. Tomar ambas temperaturas como anotaciones.6. Tener preparado el cronometro.7. Mesclar el agua fría con el agua caliente.8. Tomar las temperaturas con el multímetro, (este previamente ha

de estar conectado al multímetro para dar temperaturas en pantalla), y con el cronometro para llenar los datos requeridos en la práctica de laboratorio.

Agua fría con metal de hierro.1. Colocar 60ml de agua en el vaso de precipitación de 250 ml.2. Colocar el vaso de precipitación de 250ml con los 60 ml de agua

fría en el calorímetro.3. Calentar el bloque metálico de hierro de 60 gr a una temperatura

de 75.4 grados centígrados.4. Preparar el cronometro.5. Meter el bloque de hierro a 75.4 grados.6. Comenzar a correr el cronometro.7. Tomar las temperaturas con el multímetro a cada minuto.

Agua fría con metal de aluminio.1. Colocar 60ml de agua en el vaso de precipitación de 250 ml.2. Colocar el vaso de precipitación de 250ml con los 60 ml de agua

fría en el calorímetro.3. Calentar el bloque metálico de aluminio de 60 gr a una

temperatura de 75.4 grados centígrados.4. Preparar el cronometro.5. Meter el bloque de aluminio a 75.4 grados.6. Comenzar a correr el cronometro.7. Tomar las temperaturas con el multímetro a cada minuto.

Agua fría con metal de cobre y zinc.1. Colocar 60ml de agua en el vaso de precipitación de 250 ml.2. Colocar el vaso de precipitación de 250ml con los 60 ml de agua

fría en el calorímetro.3. Calentar el bloque metálico de cobre y zinc de 60 gr a una

temperatura de 75.4 grados centígrados.4. Preparar el cronometro.5. Meter el bloque de cobre y zinc a 75.4 grados.6. Comenzar a correr el cronometro.7. Tomar las temperaturas con el multímetro a cada minuto.

Hidróxido de sodio con ácido clorhídrico.1. Preparar el ácido y la base.2. Realizar los cálculos para obtener los volúmenes en mililitros,

para que al momento de mezclarse se neutralice por completo, (volumen del ácido = 20.1, volumen de la base = 10ml).

3. colocar los 20.1 ml de ácido clorhídrico en el vaso de precipitación de 250 ml.

4. Colocar el vaso de precipitación de 250 ml con los 20.1ml de ácido clorhídrico en el calorímetro.

5. Tomar las temperaturas del ácido clorhídrico y del hidróxido de sodio.

6. Tratar de que el ácido y la base se encuentren a la misma temperatura.

7. Luego de que ambas se encuentran a la misma temperatura, tener preparado el cronometro.

8. Verter el hidróxido de sodio en el ácido clorhídrico.9. Comenzar acorrer el cronometro y empezar a homogenizar la

solución.10.Tomar las temperaturas en sus distintos tiempos.

Hidróxido de amoniaco y ácido clorhídrico.1. Preparar el ácido y la base.2. colocar los 50ml de ácido clorhídrico en el vaso de precipitación

de 250 ml.3. Colocar el vaso de precipitación de 250 ml con los 50ml de ácido

clorhídrico en el calorímetro.4. Tomar las temperaturas del ácido clorhídrico y del hidróxido de

amoniaco.5. Tratar de que el ácido y la base se encuentren a la misma

temperatura.6. Luego de que ambas se encuentran a la misma temperatura,

tener preparado el cronometro.7. Verter el hidróxido de amoniaco de 50ml en el ácido clorhídrico.8. Comenzar acorrer el cronometro y empezar a homogenizar la

solución.9. Tomar las temperaturas en sus distintos tiempos.

Marco teórico

Termoquímica

Es la ciencia que se encarga de estudiar los cambios caloríficos que ocurren en una reacción química. Los cambios que se dan se los puede representar por medio de una ecuación química. Como la siguiente:

H 2+12O2=H 2O+68320cal

Se puede ver que en la reacción anterior se libera energía esto se lo simboliza al número de calorías en forma de suma pero si en la ecuación se absorbe energía los +68320 cal se escribirían de la así -68320, en la ecuación. El proceso de liberación de energía se lo denomina exotérmica y el proceso de absorción de energía se lo llama endotérmica. Además que 68320 cal son el números de calorías que se liberan al crearse una mol de agua. El calor es una propiedad extensiva lo que significa que va a depender bastante de la cantidad que material que se va a combustionar o a absorber energía.

Calor de reacción: es la cantidad de calorías que van ser liberadas o absorbidas al reaccionar un mol de reactivo o al formar un mol de producto. El calor de reacción se divide dependiendo de la naturaleza de la ecuación.

Calor de formación: número de calorías que son absorbidas o liberadas por un mol de compuesto al ser formado por sus elementos básicos:

12H 2+

12CL2=HCl+92.3

Calor de neutralización: número de calorías absorbidas o liberadas por mol de ácido o base neutralizado.

HCl(ac)+Ba(OH )(ac)=BaCl (ac )+H 2O−56.2

Calor de dilución: números de calorías absorbidas o liberadas por un mol de sustancia disuelta.

Na (OH ) solido=Na (OH )acuoso

Calor de combustión: número de calorías liberadas por mol de combustible combustionado. El calor de combustión siempre será positiva y su entalpía negativa.

Endotérmico: el calor es positivo mientras que la entalpía es negativa.Exotérmico: el calor es negativo mientras que su entalpía es positiva.

Calorimetría

Se encarga de estudiar los cambios caloríficos en sistemas sin cambios químicos. Es decir los cambios de estado de la materia para esto lo más normal es usar al agua en los ejercicios ya que se puede apreciar la curva de cambio de estadio de la materia más clara que en otra sustancias.

También se podrá observar como en la gráfica de la curva el agua gana o pierde energía sin cambios en su temperatura o como se eleva o desciende dependiendo del ejercicio.

Procedimiento

Tabla de datos

V (agua fría)

V (agua caliente)

masa del metal de Fe

Base NaOH

Ácido HCl

Base NH3OH

T1 T2 T3 T4 T5

50ml a 22.5c

50ml a 43c

14.4c

14.7c

15c 15.3c

15.5c

60ml a 27.29c

60gr a 75.4c

18.8c

18.9c

19c 19.1c

19.2c

10ml a 25c

20.1ml a 25c

24.4c

24.5c

24.6c

24.7c

24.8c

50ml a 25c

50ml a 25c

26.6c

26.5c

26.4c

26.3c

26.2c

Calculo de la capacidad calorífica del calorímetro

Calculo de temperatura de equilibrio

Tm: 14.14c

Qg=Qp

maf∗cpa∗(Tm−Taf )+Cc (Tm−Taf )=mac∗Cpa∗(Tac−Tm)

50ml∗1 calgr∗c

∗(22.5−14.14 )+Cc (22.5−14.14 )=50ml∗1 calgr∗c

(43−14.14 )

Cc=122.60 calc

q-cedido 11443calq-ganado de agua fria 418calq-del calorimetro 11025calCapacidad calorifica 122.60 cal/c

Calculo del calor especifico del hierro

Calculo de temperatura de equilibrio

Tm=18,7c

Qg=Qp

maf∗Cpaf∗(Tm−Tf )+Cc (Tm−Tf )=mdm∗Cpdm∗(Tm−Tf )

50ml∗1 calgr∗c

(27.29−18.7 )+122,60 (27,29−18.7 )=60∗Cpdm∗(75.4−18.7)

Cpdm=0.435 calgr∗c

Q-ganado 1482.63calQ-perdido 1482.63calCp-metal 0.435 cal/(gr*c)

Calculo de entalpia de la neutralización entre Base (NaOH) y Acido (HCl).

Calculo de temperatura de equilibrio

Tm=24,3c

Qque libera la reaccion=Qcalorimetro+Q ( sal+H 20 )

Qque libera la reaccion=122,60∗(25−24.3 )+30.1∗1∗(25−24..3 )

Qque libera lareaccion=106.89cal

106.89∗1eq−gr2.03∗10−3 eq−gr∗mol

=52655.17 calmol

HCl (ac )+NaOH (ac )→NaCl (ac )+H 2O ( liquido )+526555.17 calmol

q-mezcla 21cq-calorímetro 85.82cH de neutralización 526555.17 cal/molN de moles de NaCl formados 1molH de neutralización expresado en Kj/mol

220.1Kj/mol

Ti 25c

Calculo de la entalpia entre la reaccion de Acido (HCl) y Base (NH3OH)

Calculo de temperatura de equilibrio

TM=26.7c

Qque libera la reaccion=Qcalorimetro+Qsolucion

Qque libera la reaccion=Cc (TM−Ti )+ms∗cp s∗(Tm−ti)

Qque libera la reaccion=122.60∗(26.7−25 )+100∗1∗(26.7−25 )

Qque libera la reaccion=378.42cal

378.42∗53.51gr∗1mol

=202445,47 calmol

NH 4Cl ( s)→NH 4Cl+H 2O−202445,47 calmol

Q-mezcla 170calQ-calorímetro 208.42calH-reacción 378.42calN de moles de NH4Cl 1molH reaccion expresado en Kj/mol 1.58Kj/mol

Tabla de soluciones

Capacidad calorífica del calorímetro 122.60 (cal)/c

calor especifico del bloque de hierro 0.435 cal/(gr*c)Entalpia de neutralización entre NaOH y HCL

526555.17 cal/mol

Entalpia de reacción entre HCL Y NH3OH

202445.47 cal/mol

CONCLUCIONESEn conclusión podemos decir que el agua fría al agregarse el agua caliente la temperatura sube por el aumento de temperatura, aunque luego de un determinado tiempo se va reduciendo la temperatura hasta llegar de nuevo al agua fría. En el agua fría al ser agregado el agua fría con un metal (fe) que cuenta principalmente con una temperatura alta de unos 80 grados centígrados al ser introducida en el agua fría comienza a enfriarse lentamente provocando una evaporación drástica del agua en vapor.Al neutralizar una base fuerte con un ácido fuerte la temperatura gradualmente aumenta por el cambio químico que se genera.Al realizar el cálculo del calor de formación nos damos cuenta que la sal en este caso el cloruro de amonio no hay como medir su temperatura lo cual se dificulta el ejercicio, lo cual nos hace tomar como calor de la sal la temperatura del calorímetro y al ser agregada el agua esta reacción hace que la solución empieza a enfriar en el transcurso del tiempo. RECOMENDACIONESUna de la recomendaciones es de que al usar el calorímetro no se levante la tapa del calorímetro ya que podría ingresar aire frio o mover el termómetro lo que nos cambiaria de temperatura y los cálculos serán inexactos.Tomar en cuenta que al hacer la práctica de neutralización no colocar el agitador ya que se trabaja con ácidos y los metales son susceptibles a los ácidos.Tener precaución con el agua caliento o con los metales calientes ya que pueden causar quemaduras dependiendo de que cantidad de calor tienen.