calor de neutralizacion

PRÁCTICA 5
CALOR DE NEUTRALIZACIÓN
OBJETIVOS
•

Determinar por calorimetría la variación de entalpía que se produce en la
neutralización de un ácido fuerte (HCl) con una base fuerte (NaOH).

•

Utilizar un calorímetro adiabático, del que previamente se calculará su capacidad
calorífica.

FUNDAMENTO TEÓRICO
Casi todas las reacciones químicas vienen acompañadas por un cambio de energía, que engeneral se manifiesta como absorción o liberación de calor. Por otro lado, la mayoría de las
reacciones químicas se llevan a cabo a presión, P, constante, por lo que el calor absorbido o
cedido, q P , será la variación de entalpía, ∆H, que acompaña al proceso.
∆E = q + w

q P = ∆H

∆H > 0, proceso endotérmico
∆H < 0, proceso exotérmico

H = E + PV
Donde ∆E es el cambio de energía interna del proceso,q es el calor, w el trabajo y V el
volumen.
Si la reacción química se lleva a cabo en un recipiente aislado térmicamente del exterior
(adiabático), una reacción exotérmica provoca un aumento de temperatura del sistema,
mientras que una endotérmica conduce a una disminución de la temperatura. De esta
manera, se puede determinar experimentalmente ∆H de reacción midiendo a P constante la
variación detemperatura que la reacción produce cuando se lleva a cabo en un recipiente
adiabático. Este procedimiento se denomina calorimetría y el aparato utilizado para
determinar los cambios de temperatura es un calorímetro.
El calorímetro que se utilizará en esta práctica es muy sencillo: consta de un vaso Dewar, un
termómetro y un agitador. Las paredes externas de un vaso Dewar son adiabáticas (esdecir, no hay intercambio de calor con el exterior), por lo que todo el calor transferido en la
reacción química se absorbe dentro del calorímetro. Para que las medidas sean correctas, la
temperatura inicial de todo el sistema debe ser uniforme.
La relación entre el calor absorbido o cedido por un cuerpo de masa m y la variación de
temperatura, ∆T, viene dada por la siguiente ecuación:
q = C m ∆T
Siel proceso tiene lugar a presión constante, C será el calor específico a presión constante
(en Jg-1K-1 o en cal g-1K-1).
En el caso de la reacción de neutralización que se va a estudiar, el proceso es exotérmico, y
el calor cedido por la reacción es absorbido por la disolución resultante de la neutralización y
por el calorímetro (Dewar, agitador y termómetro), lo que conducirá a un aumento detemperatura del sistema.
La ecuación calorimétrica final será:

q cedido + (m d C d ∆T + Σ m cal C cal ∆T) = 0

(y q cedido = q P = ∆H reacción )

Donde m d y C d son la masa y el calor específico de la disolución, ∆T es la variación de
temperatura del sistema, y m cal y C cal las masas y calores específicos de cada uno de los
componentes del calorímetro. Si trabajamos siempre con el mismocalorímetro, Σ m cal C cal
será constante en nuestros experimentos.
Por tanto, para la determinación de ∆H, es preciso calcular el término Σ m cal C cal . Esto se
hace considerando que el calor absorbido por el calorímetro es igual al que absorbería una
masa de agua, M eq , denominada equivalente en agua del calorímetro. Esta magnitud es
la masa de agua (de calor específico C agua ) que para aumentar sutemperatura en un grado
necesita absorber un calor igual al que necesita el calorímetro para elevar su temperatura
también un grado. Por tanto:
Σ m cal C cal ∆T = M eq C agua ∆T
q cedido + (m d C d ∆T + M eq C agua ∆T) = 0
Si se considera que C d ≅ C agua (1 cal g-1 K-1 = 4.18 J g-1 K-1) = C, se llega a:
q cedido + (m d + M eq ) C ∆T= 0

⇒

- q cedido = (m d + M eq ) C ∆T = -∆H reacción

Para calcularM eq se ha de conseguir, dentro del calorímetro, el equilibrio térmico entre dos
masas de agua conocidas, m C y m F , a distintas temperaturas T C y T F iniciales. La masa de
agua a la temperatura inferior (generalmente la ambiente) se introduce en el calorímetro y se
deja que se equilibre la temperatura de todos los componentes del sistema hasta el valor T F .
Después se introduce en el Dewar...