Calor de combustion

LABORATORIO 6 DE FÍSICO-QUÍMICA
CALOR DE COMBUSTIÓN

II. Objetivos:

* Determinar la constante de un calorímetro utilizando el valor del calor de combustión del ácido Benzoico.
* Determinar el calor de combustión, a volumen constante, de diferentes sustancias orgánicas, y compararlo con los valores teóricos.

III. Fundamento teórico:

Entalpía de combustión:

La entalpía decombustión se define como el calor desprendido en la reacción de combustión completa de 1 mol de un compuesto con oxígeno molecular. Los productos de esta reacción son normalmente CO2 (g) y H2O (g) para una combustión completa, y CO2 (g) y H2O (l) para una combustión incompleta, aunque muchas veces están presentes otros compuestos en la combustión, como ácido carbónico, sulfuro de hidrógeno,dependiendo del compuesto que se quema.

Calor específico y capacidad calorífica:

Cuando hablamos de calor específico, lo entendemos como la cantidad de calor que hay que suministrar a 1g de la sustancia para lograr elevar la temperatura en una unidad Kelvin o Celsius De la misma manera, la capacidad calorífica se define como la cantidad de calor que hay que suministrar a toda la extensión de unasustancia para elevar su temperatura en una unidad de temperatura en grados Celsius o Kelvin.

Bomba calorimétrica:

Una bomba calorimétrica es un instrumento que se utiliza para medir el calor suministrado o recibido por un cuerpo. Es decir, sirve para determinar el calor específico de una sustancia, así como para medir el calor liberado o absorbido por la misma.

El calorímetro de uso másfrecuente es el de presión constante. Sin embargo, para hallar el calor de combustión de una sustancia es preferible trabajar con un calorímetro a volumen constante, que consiste en un envase cerrado, y completamente aislado con agua (adiabático), un termómetro, un dispositivo para agitar y una bomba, o cámara de reacción. En la siguiente figura, es posible apreciar las partes del calorímetro.FIGURA 1
CALORÍMETRO A VOLUMEN CONSTANTE

Extraída de: http://200.13.98.241/~javier/practica5.pdf

A continuación se explica, de manera resumida, el funcionamiento de un calorímetro a volumen constante. La sustancia, cuyo calor de combustión se quiere determinar, se coloca en la cápsula de la bomba calorimétrica. (Si la muestra es sólida, se colocará en forma de pastilla y se suspenderá con unalambre de nicromo a unos centímetros de la cápsula, que recolectará los restos de la combustión.) Luego, se agrega oxígeno, necesario para la combustión.
La bomba calorimétrica se rodea con una capa de agua, que absorberá el calor liberado por la reacción de combustión de la muestra. Todo esto se realiza dentro de una “camisa” adiabática para evitar alguna fuga de calor que pueda afectar alproceso.
Luego, es posible hallar la entalpía de combustión si tenemos en cuenta que se cumple la siguiente relación:
Q total = Q agua + Q calorímetro + Q reacción

Pero, en un proceso adiabático, el calor total es cero, entonces:

(Q agua + Q calorímetro) = - Q reacción

Donde:
Q agua = m agua x C agua x ∆T
Q calorímetro = C calorímetro x ∆T
Y ∆T es la variación de la temperatura en unrango de tiempo determinado.

Al ser un proceso adiabático, a volumen constante, se puede determinar que la energía interna es igual al calor de reacción, con lo que tenemos que:
∆U = Q reacción
Y se cumple la siguiente relación:

∆H = ∆U + ∆nRT

Donde ∆n = [Σn(g) productos] – [Σn(g) reactivos], y ∆H es la entalpía de combustión de la sustancia.
IV. Parte experimental

IV.1.Pureza dereactivos

Pureza del oxígeno: 99,90
Papitas a hilo: Marca Gelce; indicaciones: natural
Galletas integrales con miel: Integrackers con miel de la marca Victoria.

IV.2. Esquema de procedimiento

V. Datos experimentales

Volumen de agua: 2 L
Peso molecular del ácido benzoico: 122,07 g/mol

Tabla 1. Pesos iniciales y finales de las muestras

Datos importantes | Ácido benzoico | Papas...