calor integral y diferencial de una solución

Informe de Laboratorio de Termodinámica (Abril de 2011)

Calor integral y calor diferencial de solución
Fernández Ospina Mara Alejandra, Guzmán Gil Carlos Andrés
Departamento de Química, Universidad del Valle, Cali-Colombia

ABSTRACT
In the practice, we determined the heat capacity of the calorimeter, the heat of solution, integrated solution, differential
and integral for different amounts ofsodium bicarbonate in water, using a simple assembly consisting a solid and a
calorimeter, obtaining 20.740 kJ, 60,0045 kJ and 26.4911 kJ respectively.

1. Introducción
En termodinámica cuando se unen en un solo sistema un
soluto y un solvente con naturaleza eléctrica similar, es
decir, con polaridad igual o equivalente, ocurre una
disolución en la cual hay un cambio energético con el
medioexotérmico o endotérmico. Una propiedad
extensiva que se presenta en este proceso es el
denominado calor integral de solución, este representa el
calor absorbido en el transcurso de disolver un mol de
soluto puro en disolvente puro obteniéndose una
disolución con composición conocida. Por otro lado
existe otra propiedad denominada calor diferencial de
solución, en contraste del anterior es el calorabsorbido
por mol de soluto al disolver una mínima porción de
soluto en otra apreciable cantidad de disolución, con
composición conocida sin que varíe considerablemente
su composición [1]; pericia requerida en la calorimetría
diferencial de barrido, técnica usada para estudiar qué
ocurre cuando un polímero es calentado, es decir,
las transiciones térmicas experimentadas en un polímero.

2. ExperimentalSe efectuó un montaje sencillo, compuesto por un sólido,
un líquido y un calorímetro; determinando inicialmente
la capacidad calorífica del mismo al adicionar un
volumen conocido de agua fría y observando la variación
de la resistencia en función del tiempo. Una vez
determinada la capacidad calorífica se adicionó 200 mL
de agua al colorímetro y se registró nuevamente la
variación de la resistenciaen función de la temperatura
con la adición de 0.00 g, 3.00 g y 5.00 g de carbonato de
sodio, advirtiéndose un comportamiento incongruente
próximo a la adición de 5.00 g de soluto.

3. Resultados y discusión
Cuando es disuelto un mol de soluto B, el calor
absorbido o liberado no es una cantidad constante, sino
que varía con la concentración de la disolución, donde el
calor absorbido o liberado encualquier instante del
proceso de disolución se denomina calor diferencial de
disolución y viene representada por la siguiente
expresión [2]:
∆𝐻𝑑𝑖𝑓,𝐵 = |

𝜕(∆𝐻)
𝜕𝑛

|P,T, n*

Donde n son las moles de soluto y n* las moles de
solvente, las cuales se mantuvieron constantes, en un
proceso adiabático; este calor es generado debido a las

interacciones entre el solvente y el soluto, cuando estospresentan una afinidad, formándose interacciones de Van
der Waals, ion dipolo, dipolo-dipolo, enlaces de
hidrogeno y solvatación. En la práctica se usó NaHCO3 y
H2O para analizar este comportamiento, donde debido a
la solvatación del NaHCO3 y a la ruptura del enlace
iónico, este proceso es endotérmico, a pesar a que el ion
bicarbonato reacciona con el agua para generar ácido
carbónico (H2CO3), el cualrápidamente se disocia en
CO2 y H2O [3]. Sin embargo, este cambio infinitesimal
en la variación de la entalpía con respecto a la dilución
de un mol de soluto, es imposible de medir directamente,
por esta razón se utilizó el calor de integral de disolución,
ya que este es la cantidad de calor absorbida o
desprendida por mol de sustancia en un proceso
completo, el cual se relaciona con la entalpía deun
proceso adiabático. Conociendo esto se utilizó la
Ecuación 2 donde Ck es la capacidad calorífica del
calorímetro calculada a partir de la Ecuación 1 y
mediante el uso de la Ecuación 3 se obtuvo el calor
integral de disolución y a su vez mediante la Ecuación 4
el calor diferencial de disolución [4].
𝛥𝐻1 + 𝛥𝐻2 = 0 = −𝑚𝑠 𝑐𝑠 𝑘2 (𝑅3 − 𝑅1 ) + 𝑘2 (𝑚𝐿 𝑐𝐿 +
𝑐𝐾 )(𝑅3− 𝑅2 )
Ecuación 1
ΔHs = Ck (R2 –...