P1-Termoquimica (1).doc

7/26/2019 P1-Termoquimica (1).doc

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Prctica 1. Termoqumica I-1

PRCTICA-1

TERMOQUMICA

FUNDAMENTO DE LA PRCTICA

En esta experiencia vamos a medir la cantidad de calor que se absorbe o se

desprende en reacciones que tienen lugar en disolucin acuosa. Para ello vamos a

utilizar un calormetro que es un vaso aislado trmicamente provisto de una

tapadera a travs de la cual se inserta un termmetro. La tapadera no cierra

hermticamente a n de que el contenido del vaso est a presin constante !vase la

gura". La cantidad de calor asociada a las reacciones qu#micas $ a los cambios

%#sicos se establece midiendo los cambios de temperatura de la disolucin.

&ealizaremos los siguientes ensa$os'

1.- (eterminacin experimental de la capacidad calor#ca !o equivalente calor#co en

agua" del calor#metro.

).- (eterminacin experimental de la cantidad de calor desprendido en reacciones de

neutralizacin'

- *eutralizacin de una disolucin acuosa de +cido clorh#drico con otra de

hidrxido de sodio.- *eutralizacin de una disolucin acuosa de +cido actico con otra de hidrxido

de sodio.

- *eutralizacin de una disolucin acuosa de +cido clorh#drico con otra de

amoniaco.

,.- (eterminacin de la cantidad de calor absorbido al disolver cloruro de amonio

slido en agua.

.- inalmente utilizaremos algunos de los datos experimentales obtenidos para

calcular/ aplicando la le$ de 0ess/ la cantidad de calor absorbida o desprendida en lareaccin de descomposicin del cloruro de amonio'

*0l!s"2 *0,!g"3 0l!g"


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Prctica 1. Termoqumica I-)

alor#metropara medir el 4u5o de calor a presin constante

MATERIAL Y REACTIVOS

Material Reactiv!alor#metro

6ermmetro

Placa cale%actora

Probeta

) vasos de precipitados

0idrxido de sodio !*a70"ac/ , 8

9cido clorh#drico !0l"ac/ , 8

9cido actico !0,770"ac/ , 8.

:moniaco !*0,"ac/ , 8

loruro de amonio !*0l"s

M"TODO E#PERIMENTAL

uando se lleva a cabo una reaccin exotrmica en un calor#metro el calor

liberado en la reaccin es absorbido partepor el agua !elev+ndose su temperatura" $

parte por las paredes del calor#metro. La cantidad de calor que absorbe el

calor#metro se expresa como su ca$aci%a% calr&'cao e()ivale*te %e a+)a/ eqc.

Esto se reere a la cantidad de agua que absorber#a la misma cantidad de calor que

el calor#metro por el cambio en un grado de temperatura. El equivalente de agua de

un calor#metro se determina experimentalmente $ su valor es una constante para

todos los experimentos e%ectuados en el calor#metro.

1.- DETERMINACIN E!ERIMENTA" DE "A CA!ACIDAD CA"#R$%ICA DE"

CA"#R$METR#.

8edir con una probeta 1;; mL de agua a temperatura ambiente $ verterlos en

un vaso de precipitados. :notar dicha temperatura/ 6%/ $ a


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Prctica 1. Termoqumica I-,

Re$re!e*tar +r,'cae*te la! te$erat)ra! .te*i%a! /re*te al

tie$0 a)!ta*% l! $)*t! .te*i%! a )*a l&*ea recta2 Para %eteri*ar

la te$erat)ra %e la %i!l)ci3* Te* el i*!ta*te %e la e4cla 5t 6 780 9a:

()e e;tra$lar a tie$ cer2

28,6

28,8

29

29,2

0 1 2 3 4 5 6 t min

T C

mezcla

momento de

la mezcla,To

El calor ganado por las paredes del calor#metro viene dado por'

fraaguaelporganadocalienteaguaelporcedidoocalormetrelporganado qqq =

La ca*ti%a% %e calr tra*!/eri%ase expresa en %uncin de la cantidad de agua/ m/

el cambio de temperatura/&T$ el calor espec#co del agua/ c. El calor espec#co de

una sustancia se dene como la cantidad de calor necesaria para elevar la

temperatura de 1 gramo de dicha sustancia en 1= !o en 1>". ?e expresa en @A=Bg o

en calA=Bg. Para el agua/ ca'uaC 1 cal/gK = 4,184 J/gK.Por tanto/

"! ocalienteaguaaguacalienteaguacalienteaguacedido TTcmq =

"! friaaguaoaguafriaaguafraaguaganado TTcmq =

(e donde la capacidad calor(ca del calormetro/ o equivalente calor#co en

agua del calor#metro viene dado por'

fraaguao

ocalormetrelporganado

cTT

qeq

=

donde Tose ha determinado gr+camente.

).- DETERMINACIN E!ERIMENTA" DE CA"#RE* DE NE+TRA"I,ACIN. REACCI#NE*

A !RE*IN C#N*TANTE.

uando se lleva a cabo una reaccin de neutralizacin en un calor#metro

mezclando una disolucin de un +cido con otra de una base/ el calor liberado en la

reaccin de neutralizacin es absorbido por el agua !que aumenta su temperatura" $

por las paredes del calor#metro.

)()( aguaelganaquecalordecantidadocalormetrelganaquecalordecantidadHqr +==

TmcTeqHq cr +==


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Prctica 1. Termoqumica I-

).1.- Reaccin de neutraliacin de un /cido 0uerte por una base 0uerte

- 8edir D; mL de una disolucin de hidrxido de sodio ,8 $ anotar su temperatura.

- 8edir D; mL de una disolucin de +cido clorh#drico ,8 $ anotar su temperatura.

- :


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Prctica 1. Termoqumica I-D

- &ealizar la gr+ca Tt$ extrapolar/ el tramo recto/ a tiempo cero para determinar

6o.

- alcular el calor de disolucin en =@Amol/

*0l!s" 3 0)7!l" 2 *03!ac" 3 l!ac"

4.-A!"ICACIN DE "A "E5 DE 6E** !ARA CA"C+"AR &6 !ARA "A REACCIN DE

DE*C#M!#*ICIN DE" C"#R+R# DE AM#NI#

*0l!s" 2 *0,!g" 3 0l!g"

(atos necesarios'

:1' Falor experimental de G0 determinado para' *0,!ac"3 0l!ac" 2 *03!ac" 3 l!ac"

!apartado ).,"

:)' Falor experimental de G0 determinado para' *0l!s"3 0)7!l"2 *03!ac"3 l!ac"

!apartado ,"

:,' G0,C -,.H; @Amol/ para' *0,!g"3 0)7!l" 2 *0,!ac"

:' G0C -D.1; @Amol/ para' 0l!g"3 0)7!l" 2 0l!ac"

NRE=J J

J J J J J J J J J

C,lc)l! : +r,'ca! %e la $r,ctica %e Ter()&ica

12- DETERMINACI?N DE LA CAPACIDAD CALORFICA DEL CALORMETRO

F!agua %r#a"C mLT5a+)a /r&a8C T/C>

F!agua caliente"CmL

T5a+)a calie*te8C TcC>

6!1 minuto" C 6!) minuto" C

6!, minuto" C 6! minuto" C

6!D minuto" C T@C

qcedidoC !mcaliente"!ce"!6c-T"

K

CqganadoC !m%r#o"!ce"!T-6%"KC


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Prctica 1. Termoqumica I-H

qcalor#metroC qcedido !agua"- qganado !agua"C

e(cC qcalor#metroA!T-6%"KC

@To' 6emperatura determinada gr+camente. alor espec#co del agua' ceC 1

calAgB=

2- DETERMINACI?N DE ENTALPAS DE NEUTRALIBACI?N

212- Reacci3* %e *e)trali4aci3* %e NaO5ac8c* Cl5ac8

Escriba la reaccin de neutraliacin7

F*a70C mL6*a70 C>

F0lCmL 60l C >



6!D minuto" C TC !Ti"K C

qabs.mezclaC m ce!6o-6i"C

qabs.calor#metroC eqc!6o-6i"C

0neutralizacinC -!qabs.mezcla3 qabs.calor#metro"C

8oles de *al %ormados C

0neutralizacin!en =@Amol" CK6iC !6*a703 60l"A) cecagua /1M @AgB =


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Prctica 1. Termoqumica I-

22- Reacci3* %e *e)trali4aci3* %e NaO5ac8c* AcO5ac8


F*a70CmL

6*a70 C>

F:c70CmL

6:c70 C>



6!D minuto" C TC !Ti"K C

qabs.mezclaC m ce!6o-6i"C

qabs.calor#metroC eqc!6o-6i"C

0neutralizacinC -!qabs.mezcla3 qabs.calor#metro"C

8oles de *a:c %ormados C

0neutralizacin !en =@Amol" C

K6iC !6*a703 6:c70"A)

22- Reacci3* %e *e)trali4aci3* %e Cl5ac8c* N5ac8


F*0,CmL

6*0, C>

F0lC mL 60l C >



6!D minuto" C TC )A"! , !l"i TTT += 6

qabs.mezclaC m ce!T-Ti"C

qabs.calor#metroC eqc!T-Ti"C

0reaccinC - !qabs.mezcla3 qabs.calor#metro"C

moles de *0l %ormados C

0reaccin !en =@Amol" C

2- DETERMINACI?N DE LA ENTALPA DE DISOLUCI?N DEL CLORURO DEAMONIO

Escriba la reaccin de disolucin7


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Prctica 1. Termoqumica I-M

8asa!*0l"C g FaguaC mL 6agua C >



6!D minuto" C T

C Ti66aguaC

qabs.mezclaC m!*0l 3 agua"ce!T-Ti"C cecagua /1M @AgB=

qabs.calor#metroC eqc!T-Ti"C

0disolucinC - !qabs.mezcla3 qabs.calor#metro"C

8oles de *0l C

0disolucin!en =@Amol" C

2- APLICACI?N DE LA LEY DE ESS PARA CALCULAR rPARA LA REACCI?N=

NCl5!8 G N5+8H Cl5+8

Escriba las ecuaciones termoqu#micas correspondientes $ calcule/ de manera razonada/el valor de r.

Ec)aci*e! ter()&ica! !=@Amol"

:1'

:)'

:,'

:'

reacci3*

FUNDAMENTO TE?RICO

Las reacciones qu#micas van acompa


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Prctica 1. Termoqumica I-O

presin constante9 qp/ se denominada entalpa/ 62 Por convenio el calor

absorbido por el sistema tiene valor positivo $ el liberado valor negativo. Por tanto

Para reacciones endotrmicas' G0 C qp ;

Para reacciones exotrmicas' G0 C qpQ ;

En el laboratorio para medir el calor absorbido o desprendido en una reaccin

qu#mica se utiliza un recipiente llamado calormetro. Para las reacciones que tienen

lugar a presin constante se usa un calor#metro %ormado por un vaso aislado

trmicamente !vaso (eRar". Este tipo de calor#metro es Ntil para medir la cantidad

de calor que se desprende en reacciones que tienen lugar en disolucin acuosa tales

como reacciones de neutralizacin +cido-base $ calores de disolucin. 8idiendo los

cambios de temperaturade la disolucin se puede establecer la cantidad de calor

asociado a la reaccin qu#mica. Los cambios de temperatura dependen de la

capacidad calor#ca del calor#metro $ de la capacidad calor#ca del agua !o de su

calor espec#co".

Ca$aci%a% calr&'ca : calr e!$ec&'c

uando se calienta una sustancia/ si sta no experimenta ningNn cambio %#sico

ni reaccin qu#mica/ su temperatura se eleva. El cambio de temperatura

experimentado depende de la capacidad calor#ca de dicha sustancia. "a capacidad

calor(ca de una sustancia9 C9 se de(ne como la cantidad de calornecesaria para ele8ar su temperatura en 1:!o 1>". ?i est+ involucrado 1 mol

de sustancia se conoce como ca$aci%a% calr&'ca lar/ !/que se expresa en

@A=.mol. La capacidad calor#ca de 1 g de una sustancia es su capacidad calor#ca

espec#ca o calr e!$ec&'c/ c. uanto ma$or es la capacidad calor#ca de una

sustancia/ m+s calor se necesita para producir una elevacin de temperatura dada.

antidad de calor trans%erido C !capacidad calor#ca" x !cambio de temperatura"

TmcTnCTCq mpp ===

La cantidad de energ#a calor#ca que ha$ que suministrar a 1g de agua para

elevar su temperatura 1 = !o 1 >" es de /1M @.

El calor espec#co es una magnitud mu$ importante en 6ermoqu#mica/ $a que

si se conoce su valor $ la cantidad de sustancia se puede determinar el calor

absorbido o liberado en un proceso sin m+s que medir el cambio de temperatura.

Le: %e e!!

La le$ de 0ess establece que el cambio de entalp#a !o de energ#a interna" para

una reaccin qu#mica es el mismo/ tanto si la reaccin se e%ectNa en un paso o en

una serie de pasos. Esto concuerda con el hecho de que la entalp#a $ la energ#a

interna son %unciones de estado. omo G0 C qp !a PCcte." $ GE C qv !a FCcte."


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Prctica 1. Termoqumica I-1;

midiendo el calor absorbido o liberado en una reaccin qu#mica se pueden

determinar los valores de entalp#a $ de energ#a interna. La le$ de 0ess es

especialmente Ntil para calcular cambios de entalp#a para reacciones en las que

resulta di%#cil su determinacin experimental. Feamos un e5emplo'

La entalp#a de combustin del carbono para dar dixido de carbono es de -,OD/D S@Amol/ $ la

entalp#a de combustin del monxido de carbono para dar dixido de carbono es de -)M,/;

S@Amol. alcular la entalp#a de combustin de carbono para dar lugar a monxido de carbono.

!a" !s" 3 7)!g" 2 7)!g" G0aoC -,O,/D S@Amol!b" 7!g" 3 T 7)!g" 2 7)!g" G0boC -)M,/; S@Amol!c" !s" 3 T7)!g" 2 7!g" UG0coV

:comodamos las reacciones !a" $ !b" para obtener una ecuacin termoqu#mica igual a !c"'

!a" !s" 3 7)!g" 2 7)!g" G0aC -,O,/D S@Amol!-b" 7)!g" 2 7!g" 3 T 7)!g" G0bC 3)M,/; S@Amol

!s" 3 T7)!g" 2 7!g" G0oC -11;/D S@Amol

omo la variacin de entalp#a de una reaccin qu#mica depende de la P/ 6 $

cantidad de materia/ resulta Ntil especicar unas condiciones est+ndar de re%erencia.

La entalp#a est+ndar de una reaccin/ &6o/ es la variacin de entalp#a de dicha

reaccin cuando todos los reactivos $ productos est+n en su estado est+ndar. Wna

sustancia est+ en su estado est+ndar cuando se encuentra a una P C 1 atm $ a una 6

especicada que/ normalmente se escoge como )D >.?i se trata de sustancias en

disolucin se reere a una concentracin 18. La entalp#a est+ndar de %ormacin de

un compuesto/ ofH / es el cambio de entalpa cuando se 0orma 1 mol del

compuesto a partir de sus elementos en su 0orma m/s estable en

condiciones est/ndar. !or de(nicin la ofH de la 8ariedad m/s estable de

un elemento en su estado est/ndar es cero.

El cambio de entalp#a est+ndar de cualquier reaccin se puede calcular

%+cilmente a partir de las entalp#as est+ndar de %ormacin de los reactivos $

productos de la reaccin'

= "!"! reacti#onproducto$n o

fof

or

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