ESCOLA ESTADUAL DE ENSNO MDIO ARNULPHO MATTOS

Faculdades Integradas De AracruzDepartamento de Engenharia Qumica

Disciplina: Qumica Geral Experimental

Professor: Uara Sarmenghi Cabral, M.Sc

Prtica 03: TERMOQUMICAAlexandre Bobbio dos SantosJuliana Goltara PessoaKaique Mota Speroto

Laura Alves dos Santos Kuntz

Pedro Srgio Agrissi Rangel

ARACRUZ

2012SUMRIO1. OBJETIVOS 032. INTRODUO 043. RESULTADOS E DISCUSSO 09 3.1 Determinao do calor especfico 09 3.1.1 Determinao do calor especfico do alumnio 09

3.1.2 Determinao do calor especfico do cobre 09

3.1.3 Clculo do erro experimental 09 3.1 Determinao da variao de entalpia de dissociao 094. CONCLUSO 145. REFERNCIAS 15

1. OBJETIVOSDeterminar o calor especfico de metais a partir da avaliao de transferncia de calor em calormetro de gua e determinar a entalpia de dissociao de uma reao entre um hidrxido e gua.2. INTRODUOO cotidiano do homem moderno est cada vez mais ligado ao consumo de energia, seja para movimentar indstrias, iluminar casas e empresas, e at mesmo para possibilitar o funcionamento dos meios de transporte e dos meios de comunicao, entre tantos outros. Tambm precisamos de energia para executar as atividades mais simples do dia-a-dia, ligar os eletrodomsticos que usamos para cozinhar, nos entreter, limpar, e outras diversas atividades.Outra mquina muito importante que est constantemente precisando de energia o corpo humano, pois sem os alimentos que so precisos para fornecerem energia, no seramos capazes de manter a vida e o funcionamento de nosso corpo.

A qumica responsvel por realizar estudos acerca da matria, das transformaes e da energia ligada s transformaes. comum que reaes fsicas e qumicas produzam ou consumam energia ao acontecerem, principalmente na forma de calor e cabe a essa grande rea de estudo a qumica quantizar esse valor de calor liberado ou absorvido, entender os processos que acontecem at que haja a liberao ou absoro e, futuramente, encontrar um modo de aplicar essas transformaes fsico/qumicas em benefcio raa humana. Sabe-se que necessrio fornecer calor (energia) para que a gua passe pelo processo de evaporao e torne-se vapor. Quando acontece o inverso, o vapor libera o calor que havia recebido anteriormente para que possa passar por processo de condensao e virar gua de novo.O controle desse tipo de tcnica de troca de calor fundamental. Por exemplo, foi a partir desse processo de evaporao dgua que foi possvel obter a energia trmica necessria para mover as antigas locomotivas e mquinas a vapor. Sem o controle dessa tcnica, no poderamos ter evoludo at os procedimentos modernos da contemporaneidade. O calor e as reaes qumicas

O calor , indubitavelmente, a forma mais comum de energia que acompanha as reaes qumicas. possvel classificar a reao qumica em dois tipos, em funo do calor:

Reaes exotrmicas: aquelas que produzem ou liberam calor.Exemplo Queima do carvo

C + O2 CO2 + calor[]Reaes endotrmicas: aquelas que absorvem o calor.Exemplo Decomposio do carbonato de clcio

CaCO3 + calor[] CaO + CO2A grande diferena entre as duas reaes que, normalmente, basta provocarmos uma reao exotrmica para que ela se inicie e prossiga sozinha, entretanto, uma reao endotrmica necessita de fornecimento contnuo do calor que ela necessita.Geralmente, representa-se o calor absorvido como uma quantidade negativa e o calor liberado como uma quantidade positiva.Existem equipamentos especializados para a medio dessas quantidades de calores absorvidas ou liberadas em reaes qumico/fsicas. Um deles o calormetro de gua que consiste num compartimento termicamente isolado repleto de gua e equipado com um termmetro e um agitador. Ao inserir um corpo aquecido na gua ou provocar ali uma reao, a gua sofre aquecimento. Dependendo da variao de temperatura que o lquido sofrer, possvel calcular a quantidade de calor liberada ou absorvida por um corpo ou reao. Para isso, basta utilizarmos equaes simples como:

Onde Qc quantidade de calor cedida e Qr quantidade de calor recebida.Q, para ambos os casos, pode ser calculado como:

Onde m massa, c calor especfico e T a variao de temperatura.Percebe-se, ento, que a quantidade de calor de um corpo diretamente dependente de sua massa, temperatura e de uma constante fsica denominada calor especfico. O calor especfico de um corpo ou substncia definido, segundo FELTRE, como a quantidade de calor necessria para elevar em 1C a temperatura de 1g de determinada substncia.EntalpiaA entalpia a quantidade total de energia existente em um sistema. Diz-se que quando um sistema sofre uma transformao que envolva energia, ele sofre variao de sua entalpia. Essa variao dada pela quantidade de calor que liberada ou absorvida numa reao, em condies de presso constante.Quando realizado experimentos para mensurar a quantidade de calor de uma combusto como a do carvo libera, normalmente isolamos o sistema a fim de proporcionar uma condio de volume constante, contudo, no dia-a-dia, as reaes no ocorrem em sistemas isolados, mas sim em ambiente aberto. O carvo queima ao ar livre e impossvel dizer que o volume conservado, nesse caso, uma das grandes conseqncias que os gases formados realizem certo trabalho ao empurrar o ar atmosfrico que circunda o carvo que est queimando.Como decorrncia da lei da conservao de energia, o trabalho de expanso realizado pelos gases formados, deve ser descontado da energia liberada. Aps o desconto, existe, ento, um saldo final de energia que, agora sim, chamado de entalpia (H). A grande diferena que a entalpia uma grandeza calculada presso constante por ser uma situao bem mais comum no cotidiano do que o caso de volume constante, que necessita de preparo e isolamento posterior as reaes. difcil dizer com exatido a entalpia (quantidade de energia) de uma substncia, mas comum que calculemos a variao dessa grandeza por meio da seguinte equao:

Quando o H negativo, a reao est liberando calor. O que classificamos anteriormente como reao exotrmica. Em contrapartida, quando o H positivo, classificamos a reao como endotrmica, pois ela est absorvendo calor.3. RESULTADOS E DISCUSSES3.1 Determinao do calor especfico

Em um bquer adicionaram-se dois metais distintos (alumnio e cobre) e preencheu-se o recipiente com gua suficiente para cobri-los. O contedo foi levado ao um sistema integrado com bico de Bunsen, aquecido at ebulio e mantido. Isso proporcionou aos metais que adquirissem a temperatura da gua quando em ebulio que conhecida por 100C.Em um calormetro foram adicionados 150g (equivalentes a 0,15kg) de H2O (pesados em balana analtica), mediu-se a temperatura do lquido e constatou-se o valor de 23C.3.1.1 Determinao do calor especfico do alumnio

Com o auxlio de uma pina metlica previamente aquecida, adicionou-se um dos metais (alumnio), depois de aquecido, dentro do calormetro. Fechou-se o compartimento rapidamente, agitou-se por alguns minutos e mediu-se, novamente, a temperatura da gua; constatou-se o valor de 25C.

A amostra de alumnio foi previamente pesada e o valor obtido foi de 18,515g (equivalentes a 0,018515 kg).

A partir dos dados, calculou-se o calor especfico do metal a partir da frmula:

Onde: qmetal = mmetal.cmetal.Tmetal e qgua = - (mgua.cgua. Tgua)Tendo, m: massa | c: calor especfico | T: variao de temperatura

Portanto:

Substituindo os dados na equao:

0,018515 . cmetal . (100-24) = -[0,15 . 1,0 . (25-23)]

1,40714.cmetal = -(0,3)cmetal = 0,213198 kcal/kg.C3.1.2 Determinao do calor especfico do cobreOs mesmos procedimentos foram realizados com a amostra do outro metal, o cobre.Obtiveram-se os seguintes resultados: a temperatura da gua pura no calormetro foi constatada como 23C; aps a insero do metal no sistema e agitao, a temperatura medida foi 25C; a massa do metal em questo era 57,976g (equivalentes a 0,057976 kg). E a temperatura final do metal, era a mesma de ebulio da gua: 100C.Substituindo os dados na equao:

0,057976 . cmetal . (100-24) = -[0,15 . 1,0 . (25-23)]

4,406176cmetal = -(0,3)

cmetal = 0,068086 kcal/kgC3.1.3 Clculo do erro experimentalA partir da tabela a seguir, que contem os valores corretos de calor especfico para as substncias manuseadas, efetuou-se uma comparao:Tabela 1: Calor especfico de substncias

SubstnciaCalor Especfico (kcal/kgC)

Alumnio0,22

Cobre0,09

Tabela 1: Calor especfico de substnciasFonte: MAXIMO, A. ALVARENGA, B., Curso de Fsica. 4 ed., vol. 2, 1997.A comparao realizada foi com a inteno de definir a margem de erro existente entre a medida experimental e a medida terica. Para isso, realizou-se o clculo de erro relativo:Erro relativo = |valor experimental valor terico|

valor terico

Substituram-se, ento, os valores referentes ao alumnio na equao:Erro relativo(alumnio) = |0,213198 0,09|

0,22

Em seguida, substituram-se os valores para o cobre:Erro relativo(cobre) = |0,068086 0,09|

0,09

3.2 Determinao da variao de entalpia de dissociao do NaOHEm um calormetro, foram adicionados 100 mL de H2O e mediu-se a temperatura inicial do lquido que era de 23,5C. Em seguida, pesou-se 2,003 g de NaOH (hidrxido de sdio) e adicionou-se ao calormetro. Agitou-se e percebeu-se, com o auxlio do termmetro, um aumento brusco de temperatura. Ao medir a temperatura final do sistema, obteve-se o valor de 28,5C.

Para realizar o clculo da variao de entalpia, utilizou-se a equao:

Como, desta vez, no se pesou a massa de gua, mas mediu-se a quantidade observando os mililitros, determinou-se a massa por meio da frmula de densidade (razo entre massa e volume): 0,99745 = m 100m = 99,745 gde H2OSubstituindo-se os valores na expresso:H = 99,745 . 1,0 . (28,5-23,5)H ( - 498,725 calComo a reao de dissociao do hidrxido de sdio liberou calor, sabe-se que uma reao exotrmica, portanto, deve-se representar o valor final de variao de entalpia com um sinal negativo, indicando a liberao de calor.O valor anteriormente obtido foi em calorias, mas o usual para representar entalpia joules ou kilojoules. Sabendo que 1 caloria equivalente a 4,18 joules, transforma-se o valor e obtm-se o H ( 2084,6705 J ou 2,08467 kJ.A reao correta deve ser apresentada com o H (variao de entalpia) ao lado da equao, indicando a liberao ou absoro de calor, dependendo do caso.Como a entalpia desse experimento foi calculada para 2,003g de hidrxido de sdio, equivalentes a 0,087125 mol de NaOH, realizou-se o clculo para 1 mol do reagente, a fim de representar na equao a seguir:2,08467 kJ ------------- 0,087125 mol de NaOH

x ------------- 1 mol de NaOH

x = 23,927 kJNaOH(s) Na+(aq) + OH-(aq) H ( NO PRECISA MEXER NISSO QUE TALVEZ EU TIRE DAQUI. DEPOIS EU S ACERTO O SUMRIO!!4. CONCLUSOA partir da anlise dos dados e dos experimentos realizados, foi possvel notar a importncia do calor e da energia envolvidos nas reaes qumicas e fsicas que acontecem cotidianamente. Percebeu-se que os processos de transferncia de calor so muito rpidos e que qualquer interferncia pode comprometer a eficcia do experimento.Tambm foi possvel observar que as propriedades particulares de cada substncia e as propriedades do meio, como o calor especfico e temperatura, respectivamente, influenciam diretamente nos resultados de quantidade de calor e entalpia, o que indica que, quando utilizados dados de carter duvidoso, representa perigo, j que pode ocorrer a obteno de resultados no confiveis.

Notou-se, ainda, que o carter exotrmico ou endotrmico de uma reao pode ser calculado com dados obtidos experimentalmente ou evidenciado a partir do resfriamento ou aquecimento do compartimento onde a reao foi efetivada. Tal carter dever ser demonstrado com sinal matemtico que acompanha o valor numrico da grandeza.Por fim, vale ressaltar que comum que ocorram erros durante os procedimentos experimentais que acabaro influenciando o resultado esperado, contudo necessrio que uma conduta adequada seja mantida a fim de evit-los durante a execuo dos procedimentos. As causas provveis para as disparidades entre os valores tericos e experimentais do relatrio em questo so listadas como: amadorismo dos realizadores dos experimentos; perda de calor dos materiais durante o transporte; condies ambientais inadequadas, como isolamento trmico e temperatura ambiente padro; limitao de uso de materiais de alta preciso; deteriorao dos materiais ao longo do tempo; impureza dos reagentes (como no caso do cobre, onde a amostra poderia ser a liga metlica lato e no cobre puro, aumentando assim, o percentual de erro relativo); dentre outros.5. REFERNCIASFELTRE, R., Qumica Geral. So Paulo, Moderna, 6 ed., vol. 2, 2004.

LISBOA, J. C. F., Ser protagonista Qumica. So Paulo, SM, 1 ed., vol. 3, 2010. MAXIMO, A., ALVARENGA, B., Curso de Fsica. So Paulo, Scipione, 4 ed., vol. 2, 1997.

RUSSEL, J.B., Qumica Geral. So Paulo, Mc Graw-Hill, 2 ed., vol. 1 1982.

Q = m.c.T

Qc = Qr

H = m. c. T

H = H final/produtos H inicial/reagentes

mmetal.cmetal.Tmetal = -(mgua.cgua.Tgua)

mmetal.cmetal.Tmetal = -(mgua.cgua. Tgua)

qmetal = - qgua

Erro relativo(alumnio) = 0,03092 ou 3,092%

Erro relativo(cobre) = 0,2435 ou 24,35%

[] Vale ressaltar que, nesse caso, representou-se o calor como um dos produtos da reao.

[] Nesse caso, em contrapartida, representou-se o calor como um dos reagentes necessrios para que a reao, efetivamente, ocorra.

Observaes: Para o clculo do calor especfico adotou-se a temperatura inicial do metal como 24C, que era a temperatura ambiente no momento da realizao do experimento.

Tambm vale ressaltar que o calor especfico da gua utilizado nos clculos foi fornecido pelo orientador como 1,0 kcal/kg.C.

Observaes: a densidade da gua, segundo MAXIMO, A. e ALVARENGA, B, a 23,5C de 0,99745 g/cm. O calor especfico utilizado para a gua foi de 1,0 cal/gC.

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