“Determinación del calor de reacción por el método del calorímetro”

Práctica no. 4
“Determinación del calor de reacción por el método del calorímetro”

Introducción

La energía comúnmente se conoce como la capacidad de realizar trabajo o bien transferir calor. Los cambios de energía invariablemente acompañan a las reacciones químicas, por lo tanto ésta se puede estudiar como un tema químico, ya que casi toda la energía de la que dependemos se deriva dereacciones químicas. Si se quiere entender de manera apropiada, es necesario comprender los cambios de energía que acompañan a las reacciones. El estudio de la energía y sus transformaciones se conoce como termodinámica, lo que significa “fuerza que produce movimiento”. En el presente reporte se examinará mediante la teoría y la práctica un aspecto importante de la termodinámica el cual involucra lasrelaciones entre las reacciones químicas y los cambios de energía que las acompañan y que principalmente involucran calor. Esta parte de la termodinámica se conoce como termoquímica, y surge como una aplicación de las leyes de la termodinámica a la química.

Fundamentos teóricos

La energía puede transferirse entre un sistema y su entorno ya sea en forma de trabajo o de calor, esto quieredecir que la energía puede convertirse de una forma en otra, así como transferirse de un lugar a otro. Esto se resume a una de las observaciones más importantes en la ciencia: la energía no se crea ni se destruye, se transforma y se conserva. Dicha afirmación es conocida como la primera ley de la termodinámica. Esto indica que cualquier energía perdida por el sistema debe ganarla su entorno yviceversa. La primera ley de la termodinámica se aplica cuantitativamente definiendo de manera más precisa la energía de un sistema:

Procesos Endotérmicos y Exotérmicos: un proceso en el cual el sistema absorbe calor se conoce como proceso endotérmico, ya que el calor fluye hacia adentro del sistema desde su entorno, mientras que el proceso en donde el sistema pierde calor se conoce como procesoexotérmico, ya que el calor sale o fluye hacia afuera del sistema. Este tipo de procesos se llevan a cabo durante una reacción química ya que el calor durante una reacción puede fluir ya sea de reactivos a productos a viceversa, definiendo así cuando una reacción es exotérmica o bien endotérmica.

Funciones de Estado: se define como la propiedad de un sistema que se determina especificando lacondición de sistema o estado. Su valor sólo depende del estado actual y final del sistema, no de la trayectoria que tuvo que seguir para encontrarse en dicho estado.

Entalpía: frecuentemente las reacciones químicas ocurren a presión atmosférica constante. Los cambios químicos y físicos que ocurren bajo esta condición, pueden dar como resultado la liberación o absorción de calor. La entalpía es unafunción termodinámica que explica el flujo de calor en los procesos que ocurren a presión constante, cuando no se realiza otro tipo de trabajo más que el trabajo de presión-volumen. La entalpía, la cual se denota como “H”, es igual a la energía interna más el producto de la presión y el volumen del sistema:
H = E + PV

La entalpía es una función de estado, porque la energía interna, la presión yel volumen son funciones de estado. Cuando ocurre un cambio a presión constante, el cambio de entalpia está dado por la siguiente reacción:


Esto quiere decir que el cambio de entalpia es igual al cambio de la energía interna más el producto de la presión, por el cambio de volumen.

Entalpía de Reacción: también es conocida como calor de reacción. Dado que , el cambio de entalpía para unareacción química está dado por la entalpía de los productos menos la de los reactivos:

El cambio de entalpía que acompaña a una reacción se denomina entalpía de reacción, o calor de reacción y se denota como . Un signo negativo en la entalpía de reacción, indica que la reacción es exotérmica, y un signo positiva que es endotérmica. Para entender de una mejor manera las relaciones del entalpía...