7/23/2019 Fisicoquimica Practica 7

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Laboratorio de fisicoqumica en bioqumica

Termoqumica

Colorado Terrazas Reyna Bibiana

Hernndez Basilio Jos Ral

ESCUELA NACIONAL DE CIENCIAS BIOLGICAS, IBQ

Resumen

En ste trabajo se realizaron diferentes experimentos para realizar un anlisiscualitativo de algunos calores. Se efectuaron las siguientes experiencias: a)Reaccin exotrmica b) Calor de solucin positivo (+) c) Calor de solucinnegativo (-) d) Calor de cristalizacin e) Calor de adsorcin y f) Diferentes tipos dereaccin.

Introduccin

Todas las reacciones qumicas vanacompaadas de absorcin odesprendimiento de energa, quegeneralmente se manifiesta como calor.

La termoqumica es una ama de lafisicoqumica que estudia los cambiostrmicos a las diferentes transformacionesqumicas y fsicas, este anlisis espuramente terico, ya que la parteexperimental es estudiada por lacalorimetra.

Para una mejor comprensin de latermoqumica, es necesario basarse en lasdos leyes de la termoqumica: Ley de Hessy Ley de Lavoiser-Laplace las cualesresultan ser una aplicacin de la primeraley de la termodinmica a la qumica; y porconsiguiente, de la ley de la conservacinde la energa.

De una manera general diremos que paraque ocurra una reaccin qumica, o bien seabsorbe calor o bien se desprende. Si seabsorbe calor, la reaccin se denominaendotrmica, y si se cede calor la reaccinse llama exotrmica.

Definimos calor de reaccin como el calorcedido o absorbido cuando las cantidadesde reactantes especificadas por unaecuacin balanceada, reaccionancompletamente bajo condicionesestablecidas.

De acuerdo a cada tipo de reaccintenemos los siguientes calores:

Calor de formacin Calor de solucinCalor de combustin Calor de neutralizacinCalor de absorcin Calor de ionizacinCalor de cristalizacin Calor de hidratacinCalor de cambio de fase etc.

Para evaluar el calor de una reaccindebemos tomar en cuenta:

Si la reaccin ocurre a presin o a volumenconstante.

Contar con la ecuacin termoqumicacompleta.Especificar las condiciones ambientales detrabajo, es decir, temperatura y presin.Si el volumen se mantiene constantedurante una reaccin entonces, el sistemano realiza trabajo mecnico (W=0) ypodemos escribir la expresin de laprimera ley como sigue:

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d Qv = dE. (1)

Las reacciones que ocurren a presinconstante conducen a un cambio en elvolumen (V) del sistema, por lo que eltrabajo realizado por el sistema es dado

por la siguiente ecuacin:

Q = E + PVr (2)

Para un sistema que posee una energainterna E y un volumen V a una presin P,es conveniente definir una nueva funcintermodinmica llamada Entalpa (H), lacual se define:

H = E + PV...... (3)

De tal manera que a presin constante uncambio en entala se expresa como sigue:

H= E + PV.. (4)

Se observar posteriormente que el valoralgebraico de E y H denotanrespectivamente los calores de reaccin avolumen y a presin constante.

Cuando una reaccin estn involucradosslidos y lquidos, estos no experimentangrandes cambios en su volumen y portanto V pueden despreciarse, de estamanera, la ecuacin (4) llega a ser:E=H, es decir, los calores de reaccin apresin y a volumen constantes sonnumricamente iguales. En el caso degases, las reacciones van acompaadasde cambios significativos en volumen, talesreacciones pueden investigarse a volumenconstante en una bomba calorimtrica y

encontrar E, cuando se requiere el valorde H, la cantidad PV debe evaluarse.Suponiendo que los gases se comportanidealmente tenemos que:

H = E + nRT. (5)

Lavosier y Laplace reconocieron en 1780que el calor absorbido al descomponerse

un compuesto debe ser igual al calordesprendido en su formacin bajo lasmismas condiciones. Pero si se invierteelsentido de una reaccin qumica, el signode H debe cambiarse tambin. Laexpresin matemtica de la Ley de

Lavosier-Laplace:

Hrdirecta = Hr....(6)

Hess seal en 1840 que el calorresultante absorbido o desprendido en unareaccin, es el mismo sin importar elcamino por el cual los reactantes setransforman a productos. La ecuacin querepresenta la ley de Hess de la suman delos calores constantes es:

Hrdirecta = H1 + H2 + H3 ....(7)

*Manual de prcticas, fisicoqumica I IBQ.Departamento de biofsica. Academia deFisicoqumica. Pg. 31-32.

Diagrama de Flujo Propiedadescolgat ivas I

Colocar de 10 a 15 ml de la sustancia

en el matraz baln a temperatura

ambiente junto con los cuerpos de

ebullicin.

Tapar con tapn de caucho, con un

termmetro y hacer el vaco

Dejar reposar 5 minutos para

comprobar que no existan fugas.

Se procede a calentar y al

manifestarse ebullicin uniforme, se

anota la presin manomtrica

Abrir la vlvula introducimos aire por

variaciones de 1 o 2 cm, anotar

tem eratura resin manomtrica

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Resul tados

Experiencia 1:

Reactivos 15 ml de H2SO4Eter etlicoAgua destilada

Temperatura inicial 25C

Temperatura final 104C

Reaccin Exotrmica

Experiencia 2:

Reactivo 1 g de NH4NO3Temperatura inicial 24C

Temperatura final 17C

Reaccin Endotrmica

NH4NO3(S) + H2O (l) ----> NH4(+)(ac) + NO3(-)(ac)

Cuando el nitrato de amonio se disuelve en agua, se rompe en sus iones; amonaco y nitrato.La reaccin al disolverse es inusual, dado que es endotrmica y el nitrato de amonio sesentir fro durante algn tiempo. Ni el agua ni el nitrato de amonio cambian de ninguna otraforma cuando ste se disuelve. Sin embargo, cuando est acuoso o disuelto y se calienta, la

solucin se descompone para liberar xido nitroso.

Experiencia 3:Reactivo 1 g de NaOH

Temperatura inicial 24C

Temperatura final 50C

Reaccin Exotrmica

NaOH(s) + H2O(l) -------- Na+(ac) + OH-(ac)

Es una disolucin exotrmica, quiere decir que el hidrxido de sodio slido se disuelve en el agua y nose forma otro compuesto pero s reacciona con el agua, liberando cationes Na+ y aniones OH-, ensolucin.La caracterstica de este tipo de reacciones EXOTMICAS, es la liberacin de gran cantidad de calor.

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Experiencia 4:Reactivos 15g de CH2COONaH2OAgua destilada

T(C) t (seg)51 1052 2051 3051 4051 50

51 6050.5 7050 8050 9050 10050 110

49.9 12049.5 13049 14049 150

48.5 160

48 17048 18048 190

47.5 20047 21047 220

46.5 23046.5 24046 25046 260

46 27045 280

EL experimento trata sobre una solucin sobresaturada de acetato sdico.

Para preparar esa solucin, se adiciona el acetato sdico (slido) en aguaagitando para favorecer la disolucin. Se hierve para que se incremente lasolubilidad.Cuando se deja enfriar, la solubilidad disminuye y empezara a cristalizar. Pero

en el caso del acetato, en esta reaccin de cristalizacin, se da el fenmeno dehistresis. Es decir, esa disolucin saturada tiene una especie de "memoria", ode resistencia al cambio. De forma que, aunque le correspondera estarcristalizado a una temperatura dada, mantiene el "recuerdo" de seguir lquido.

As, se obtiene una disolucin sobresaturada de acetato sdico en forma lquida.Sin embargo una agitacin, un golpe, le proporcionara la energa suficiente paracomenzar esa cristalizacin. Una cristalizacin muy rpida que se va extendiendoa toda la disolucin, de una forma muy llamativa. Adems, es una raccinexotrmica, con lo que este cristal formado estar caliente.

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Experiencia 5:

Reactivo 1g Silica gel

Temperatura inicial 25 C

Temperatura final 29 C

Reaccin Exotrmica

Discusin de resul tados

Conc lus iones

B ib lio g rafa

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*Manual de prcticas, fisicoqumica I IBQ. Departamento de biofsica. Academiade Fisicoqumica. Pg. 31-35

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