Termoquímica

República de Venezuela
Universidad Simón Bolívar
Departamento de Laboratorio “B”

Informe:
Termoquímica. Determinación del calor de reacción

Resumen

En este experimento se midió la entalpía de neutralización de las soluciones de HCl(ac) y CH3COOH(ac) con una solución de NaOH(ac), y la entalpía de reacción del NaOH(s) con una solución de HCl(ac). Los resultados debían comprobar la Leyde Hess.

Para llevar a cabo los objetivos de la experimentación se usaron los conceptos de Calor Específico, Capacidad Calórica, Ley de Hess, y de instrumentos, se utilizó un calorímetro a presión constante. Las reacciones que se realizaron se llevaron a cabo dentro de este calorímetro, el cual, al estar provisto de un termómetro, permitía medir los cambios en la temperatura de lassoluciones.

Los resultados obtenidos fueron: Capacidad calorífica del calorímetro: - 21,6 ± 14,5 J °C-1, y 10,45 ± 21,2 J °C-1. Entalpía de neutralización del HCl(ac) con el NaOH(ac): -54,6 ± 6,1 kJ/mol. Entalpía de neutralización del CH3COOH(ac) con NaOH(ac): -51,2 ± 3,0 kJ/mol. Entalpía de disolución del NaOH(s) en 100 ml de agua: -46,6 ± 3,2 kJ/mol. Entalpía de reacción del NaOH(s) con 55 ml deHCl(ac) diluído a 100 ml con agua: -84,9 ± 5,3 kJ/mol.

El alto valor para el error de la medida de la capacidad calorífica es debido a los errores de propagación. La variación de la entalpía de la reacción del NaOH(s) con 55 ml de HCl(ac) diluidos a 100 ml con agua con respecto a su valor obtenido de la teoría (101,5 ± 0,1 kJ/mol) es debido a un error del experimentador. El objetivo de lapráctica, el cual era comprobar la Ley de Hess, fue alcanzado.

Marco Teórico[1 y 2]

El hombre a través del tiempo ha estudiado muchas formas de producir energía para su uso. Una manera muy importante, es la producción de energía que se manifiestan en algunas reacciones químicas, la cual se observa a través del calor producido o desprendido por estas. La ciencia que estudia los cambios de calorasociados a reacciones químicas se denomina como Termoquímica. (1)
Los cambios energéticos pueden ocurrir a presión constante o a volumen constante y
se expresan con las siguientes ecuaciones:
H = qp (I)
U = qv (II)
donde H representa el cambio de entalpía y U el cambio de energía interna. La H se puede determinar experimentalmente midiendo el flujo de calor que acompaña a
unareacción a presión constante, y la U a volumen constante.(2)

Las reacciones que ocurren durante un proceso pueden ser endotérmicas, si
absorben calor, o exotérmicas, si desprenden calor. Los cambios endotérmicos se
expresan con signo positivo, y los cambios exotérmicos con signo negativo, de
acuerdo con la primera ley de la termodinámica (la energía se puede convertir de una forma a otra, perono se puede crear ni destruir). (3)
Ya que las reacciones que van a ocurrir en el laboratorio se dan en el calorímetro, este será considerado como el sistema de trabajo. Un calorímetro, es un instrumento que mide los cambios de calor, el cual a presión constante está compuesto por dos sencillos vasos de poliestireno que con una tapa de cartón corrugado componen un sistema aislado para el aguadentro de éste, suponiéndose que no hay pérdida de calor hacia los alrededores. (1)
El calor liberado dentro del sistema producto de la reacción es absorbido por el calorímetro y la disolución, ya como no hay pérdidas calor hacia los alrededores del mismo:
qsistema = qreacción + qcal + qdisolución= 0 (III)
por lo que
qreacción = – (qdisolución + qcal) (IV)

donde:

qdisolución =(mdisolución)(sdisolución)∆T (V)
siendo sdisolución es el calor específico de la disolución, medido en Jg-1°C-1.

La cantidad qcal será el calor que absorbe el calorímetro. Este valor se obtiene de la siguiente forma

qcal = Ccal ∆T (VI)

donde Ccal es la capacidad calorífica del calorímetro, medida en J°C-1. Si se desea conocer este valor, lo que se necesita es despejar Ccal de esta ecuación,...