Termoquimica

Objetivos:
Aplicar los principios y relaciones termodinámicas a la determinación de la entalpía de neutralización de ácidos fuertes y débiles.


Introducción teórica:
Una reacción de neutralización es una reacción entre un ácido y una base.
Dependiendo de la naturaleza de estos se obtienen distintos productos; si en la reacción participan una base y un ácido fuerte se obtiene una sal yagua, y si una de las especies es de naturaleza débil, se obtiene su respectiva especie conjugada y agua. Notamos que en cualquier caso, siempre hay formación de moléculas de agua debido a la combinación de iones hidróxidos e cationes hidrógeno y la formación de una sal.
Ácido + base → sal + agua

La variación de la entalpía de neutralización expresa la cantidad de energía que el sistemaintercambia con su entorno. En este caso, como la neutralización es una reacción exotérmica, el sistema cede calor al medio.
La expresión de la variación de entalpía en un sistema homogéneo de masa m en el que cambia la temperatura a presión contante esta dada por:

ΔH = m · cp · ΔT
Calculo del ΔHn:
Se tomo para hacer los cálculos 0,05 moles de H+
Los volúmenes se sacaron con la siguiente expresión:Vol · N = N°eq

Formula
Normalidad
Volumen (ml)
Na(OH)
2,4 ± 0,1
20,8
H2SO4
2,0 ± 0,1
25,0
CH3COOH
2,0 ± 0,1
25,0

Para el calculo de los ΔHn se medio la temperatura inicial de las sustancias y la temperatura final de la solución formada. Esta última se midió dentro de un termo que actúo como un calorímetro para lograr tener un sistema adiabático.
Con los datos anteriormentemostrados en la tabla, nos valemos de la siguiente formula para poder calcular los ΔHn:

- n · ΔHn = (Volbase + Volácido) · δsc · cpsc · ΔT

Para el CH3COOH: - 0,05· ΔHn = (20,8 + 25) · 1 · 1 · (28 – 16,5)
ΔHn = - 10,534 Kcal

Para el H2SO4: - 0,05· ΔHn = (20,8 + 25) · 1 · 1 · (30 – 16,5)
ΔHn = - 12,366 Kcal
Tabla de datos obtenidos experimentalmente: 
Experimento N°
1
2
Ácido empleado
Formula
CH3COOH
H2SO4

Normalidad
2
2

Volumen (ml)
25
25

Temperatura (°C)
16,5
16,5
 
 
 
 
Base empleada
Formula
Na(OH)
Na(OH)

Normalidad
2,4
2,4

Volumen (ml)
20,8
20,8

Temperatura (°C)
16,5
16,5
 
 
 
 
Sistema final
Temperatura (°C)
30
28

Volumen (ml)
45,8
45,8

Masa de solución (g)
45,8
45,8

Cpsolución (cal/g°C)
1
1

N° moles H o OH
0,05
0,05
 
ΔHN(kcal/mol)
-10,534
-12,366



Resolución de las consignas del Tp:

a) ΔH = m · cp · ΔT
ΔH: Variación de la entalpía.
[ΔH] = Kcal/mol o Joule/mol

m: Masa
[m] = gr o Kgr

cp: Capacidad calorífica específica a presión constante
[cp] = Joule/gr · Kelvin

ΔT: Variación de temperatura
[ΔT] = °C o °K

b)Como estoy a presión constante:
ΔH = Qp → ΔH = m · cp · ΔT + n · ΔHn
Como consideramos a nuestro sistema como si fuese adiabatico, tenemos que Qp = 0. Por lo tanto ΔH = 0, y entonces la formula nos queda 0 = m · cp · ΔT + n · ΔHn → - n · ΔHn = m · cp · ΔT, donde la masa se puede escribir como la densidad por el volumen de la solución. Como considero volúmenes aditivos, el volumen de lasolución es Volbase + Volácido . Finalmente nos queda la expresión - n · ΔHn = (Volbase + Volácido) · δsc · cpsc · ΔT

ΔH: Variación de la entalpia. (Kcal/mol)
Vol: Volumen (ml)
δ: Dencidad (g/ml)
ΔT: Variación de Temperatura (°C)
n: Números de moles (mol)
cp: Capacidad calorífica específica a presión constante (Kcal / g · °C)
Nota: Al considerar las soluciones muy diluidas, se tomo el cp y la δdel agua.


c)




d) Todos los elementos deben estar secos porque de lo contario estaríamos introduciendo un error en las concentración de los iones OH- y H+. Además, también se estaría cometiendo un error en el calculo de los volúmenes.

e) La temperatura se midió con un termómetro cuya escala estaba dispuesta en °C y que poseía una precisión de ± 1°C.
Los volúmenes se tomaron con...