profesor

UNIVERSIDAD INTERAMERICANA
Recinto de Bayamón
Departamento de Ciencias Naturales y Matemáticas
Fundamentos de Química: CHEM 1111

Experimento No. 9: Cambio de entalpía de una reacción
I.

Objetivos
1. Determinar el cambio de entalpía de una reacción de metal de magnesio con
ácido clorhídrico.

II.

Materiales (Dibuje sólo el calorímetro en su libreta)
Calorímetro (Fig. 1 abajo;Fig. 6.9, pg 242, en Chang)
Termómetro
Vasos de precipitado de 100 y 250 mL
Probeta 100 mL

III.

Reactivos
2.0 M HCl, 100 mL
2.0 M NaOH, 50 mL
Magnesio (s)

IV.

Introducción

En una reacción química, los enlaces de los reactivos se re-arreglan para formar
nuevos compuestos, esto es, los productos. Estos re-arreglos producen cambios en la
energía del sistema donde se lleva a cabola reacción. Si la reacción se lleva a cabo
bajo presión y volumen constante, a los cambios en la energía se le conoce como
entalpía de reacción, Hrxn.
Bajo presión y volumen constantes, los cambios de energía de una reacción se
reducen a transferencias de calor, q, o sea, que el trabajo, w, en la ecuación de la
primera Ley de Termodinámica, E = q – w, es igual a cero. En un sistema aislado,el
cual no permite intercambio de calor ni de materia con el medio ambiente, la
transferencia de calor ocurre exclusivamente entre los componentes del sistema. Si
tenemos dos componentes en el sistema, como por ejemplo A y B, la cantidad de calor
que libera uno de los componentes del sistema es igual a la cantidad de calor que
absorbe el otro componente. Es decir, si A libera calor y B loabsorbe, entonces
-qA = qB

(1)

donde el calor absorbido por B, qB, es el mismo que el liberado por A, qA, con signo
opuesto. El signo negativo representa calor que se libera y el positivo calor que se
absorbe.

Un calorímetro de presión constante, Figura 1, es un aparato que permite medir
transferencia de calor, q, por medio de cambios en temperatura, T. Éste se asemeja a
un sistemaaislado de dos componentes donde uno de los componentes es una
reacción química y el otro componente el calorímetro en sí. Luego, cuando una
reacción se lleva a cabo en un calorímetro, el calor que se absorbe o se libera en la
reacción es igual al calor que absorbe o libera el calorímetro, o sea,
-qreacción = qcalorímetro

(2)

Para una reacción, la relación entre q y Hrxn está dada porHrxn = q / n

(3)

donde n es el número de moles que reacciona o se produce de alguno de los
compuestos en la reacción. Para el calorímetro, la relación entre q y T es
q = C T

(4)

donde C es la capacidad calórica del calorímetro y T es cambio en temperatura el cual
se calcula restando la temperatura final del calorímetro menos la inicial, esto es, Tf – Ti.
La capacidad calórica, C,es lA capacidad que tiene el calorímetro para absorber
o liberar calor. Esta capacidad es específica para cada calorímetro y, por lo tanto, hay
que determinarla para cualquier calorímetro que se vaya a usar. La capacidad calórica
incluye todo de lo que se compone calorímetro: el agua dentro del calorímetro, el
termómetro, el vaso de poliestireno, la tapa y el aire sobre la superficie delagua.
Para determinar C se lleva a cabo una reacción con un Hrxn conocido. Por
ejemplo, para la reacción
H+(ac) + OH-(ac)  H2O(l)
Hºrxn = -57,320 J / mol. El signo negativo significa que la reacción libera calor lo cual
hace que suba la temperatura del calorímetro. El superíndice, °, significa que la
reacción se llevó a cabo a 25 °C. Luego, determinando el número de moles que
reaccionaron,se determina el calor que liberó la reacción despejando para q en la
ecuación (3). Finalmente, con el cambio en temperatura durante la reacción, se calcula
C con la ecuación (4). Una vez se conoce la capacidad calórica del calorímetro, C, se
lleva a cabo una reacción con Hºrxn desconocido y, por medio de cambio en
temperatura en esa reacción y el número de moles que reaccionó, se calcula q y...