Informe Calorimetría y termoquímica 1

Calorimetría y termoquímica

Laboratorio de Química General e Inorgánica I – Facultad de Ciencias Exactas y Naturales - Ciudad Universitaria –
Buenos Aires.


Objetivos
Comprobación de la Ley de Hess, mediante la calorimetría.

Introducción


Desarrollo Experimental
La práctica consiste en poder comprobar o no la ley de Hess, mediante algunas mediciones y cálculos previos. Para ello senecesita un calorímetro, termómetros de escalas adecuadas (uno de 0-50°C y otro de 0-250°C), un agitador magnético, un buzo magnético y elementos de laboratorio como ser vasos de precipitado, buretas, mecheros, etc. Los procedimientos se realizan en el calorímetro con el buzo magnético dentro y todo el complejo sobre un agitador.
El proceso consta de 3 etapas, cada una auto conclusiva (se debe lavar losmateriales al término de cada una). Cada etapa se realiza un mínimo de dos veces:
a) Determinación de la constante del calorímetro:
Antes de utilizar el calorímetro, se debe calcular cual es el valor de su constante. La constante del calorímetro nos brinda una idea de cuánto calor libera o absorbe el calorímetro y todos los instrumentos involucrados.
Para determinar dicha constante, se pesó100ml de agua en un vaso de precipitados. Se calentó el agua hasta los 50°C y se colocó en el calorímetro (con el buzo magnético dentro), tapándolo y encendiendo el agitador. Luego se pesó el vaso de precipitados obteniendo por diferencia de masas, la masa del agua introducida en el calorímetro (m1). Con un termómetro se tomó la temperatura cada treinta segundos durante un total de cinco minutos. Conun embudo y sin destapar el calorímetro, se introdujo 100ml de agua a temperatura ambiente (T2), anotando el tiempo en el cual se introdujo la totalidad del líquido (tiempo de agregado). Nuevamente por diferencias de masas se obtuvo la masa del agua introducida (m2) y con un termómetro se tomó la temperatura cada treinta segundos, hasta obtener una temperatura constante (Tf). Por medio del Excelse calculó la temperatura que corresponde al tiempo de agregado (T1). Finalmente se calculó la constante del calorímetro (Ck) mediante la siguiente ecuación (1), que supone al calorímetro como un recipiente adiabático:

(1)

Donde Cp es el calor específico del agua (4,184 J/g.K) y ΔH1 es igual a cero, ya que trabajamos a presión constante.
A continuación se representa el ciclo correspondiente ala experiencia anterior, de donde se deduce la ecuación (1):



Figura 1: Ciclo para la determinación de la Ck.

b) Determinación del calor de fusión del hielo:
Una vez conocida la constante del calorímetro, se procede con la segunda parte de la práctica.
Se pesaron 160ml de agua en un vaso de precipitados, y se lo calentó hasta una temperatura de 45°C. Se vertió el agua dentro del calorímetro yse cerró la tapa, encendiendo a su vez el agitador. Con la misma técnica que en la etapa a), se obtuvo la masa de agua introducida (m1). Se tomó la temperatura cada treinta segundos, por lo menos unas diez mediciones. Luego se introdujeron unos 50-60 gramos de hielo, previamente secados y pesados (m2), en el interior del calorímetro anotando el tiempo en el que se agregó la totalidad (tiempo deagregado). Se tomó la temperatura cada treinta segundos, hasta obtener una temperatura constante (Tf). Mediante el Excel, se obtuvo la temperatura correspondiente al tiempo de agregado (T1). Por último se calculó el calor de fusión del agua (ΔHfus) mediante la siguiente ecuación (2):

(2)

Donde Cp es el calor específico del agua (4,184 J/g.K), ΔH1 es igual a cero ya que trabajamos a presiónconstante, y n(hielo) es el número de moles del hielo.
A continuación se representa el ciclo correspondiente a la experiencia anterior, de donde se deduce la ecuación (2):



Figura 2: Ciclo para la determinación del calor de fusión del hielo.

c) Verificación de la Ley de Hess:
Esta etapa consta de tres procesos, donde se mide y compara la cantidad de calor desarrollada en cada uno, despreciando la...