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Resumen

En la prctica No. 2 se realiz la determinacin del calor de

reacciones con ayuda de un calormetro fabricado con un vaso de

duroport, se midi la temperatura antes y despus de realizarse las

reacciones, y se lleg para la reaccin de un calor de reaccin experimental de -53.45 kJ/mol. para lareaccin de

se obtuvo un calor de

reaccin experimental de -70.34 kJ/mol. y para la reaccin de se obtuvo un calor de reaccin experimental de -26.56 kJ/mol. en la cual se trabaj a una presin atmosfrica de

0.84atm. y a una temperatura ambiental de 24C.

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Objetivos

General:

Comprobar la relacin existente entre el calor generado por

reacciones de distinta naturaleza.

Especficos:

Determinar el calor de la reaccin de neutralizacin entre un

cido y una base.

Calcular el calor generado o absorbido por el sistema.

Determinar el tipo de reaccin que se llev a cabo.

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Marco Terico

Calor de reaccin:

El calor de reaccin, Qrse define como la energa absorbida por

un sistema cuando los productos de una reaccin se llevan a la misma

temperatura de los reactantes. Para una definicin completa de los

estados termodinmicos de los productos y de los reactantes, tambin es

necesario especificar la presin. Si se toma la misma presin para ambos,

el calor de reaccin es igual al cambio de entalpa del sistema, H r. En

este caso podemos escribir:

o Ecuacin # 1:

Los calores de reaccin se calculan a partir de los calores de

formacin. Ejemplo:

El calor de reaccin en este caso es igual a los calores de

formacin de los productos menos los calores de formacin de losreactivos :

o Ecuacin # 2:

La determinacin del calor de reaccin nos es til para determinar

el tipo de reaccin que se lleva a cabo, termodinmicamente, se puede

tratar de dos reacciones.

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o Ecuacion # 3:

Los calores de reaccin dependen de las condiciones de presin,

temperatura y estado fsico (slido, lquido o gaseoso) del sistema; por

ello, cuando se pretendan hacer clculos de energa deben

especificarse en la ecuacin qumica dichas condiciones. Con la

realizacin de esta experiencia se pudo determinar los cambios de

entalpia para tres reacciones y, con base en los valores obtenidos,

demostrar la Ley de Hess.

Energa de enlaces:Una reaccin qumica consiste en un nuevo reagrupamiento de los

tomos de los reactivos para formar los productos. Esto supone la ruptura

de ciertos enlaces y la formacin de otros nuevos. Se llama energa de

enlace a la energa necesaria para romper un mol de dichos enlaces.

Energa de formacin de compuestos:La entalpa de formacin de un compuesto qumico es la variacin

de entalpa de la reaccin de formacin de dicho compuesto a partir

de las especies elementales que lo componen, en su forma ms

abundante. As, la entalpa de formacin de un compuesto es la energa

necesaria para formar un mol de dicho compuesto a partir suselementos, medida, normalmente, en unas condiciones de referencia

estndar, 1 atm de presin y una temperatura de 298 K.

una reaccin se llevan a la misma temperatura de los reactantes.

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Reacciones espontaneas y no espontaneas:

Una reaccin es espontanea cuando el simple contacto de los

reactivos desencadena la reaccin sin ningn otro requisito. No

espontanea es cuando requiere de aporte energtico (generalmente)

continuo o presencia de enzimas (catalizadores) especficos para que la

reaccin tenga lugar.

Relacin entre conceptos anteriores:

la termodinmica establece las bases tericas del manejo delcalor como una forma de energa en las reacciones qumicas, nos

permite saber que tanto calor es absorbido o se desprende de una

reaccin. Determinar esta energa es posible bajo condiciones

termodinmicas.

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Marco Metodolgico

Materiales y Equipos:

1 Beacker de 400 ml2 Probetas de 100 ml2 Baln aforado de 100 ml

BalanzaPipetas Serolgicas

1 Varilla de agitacin2 Beackers de 100 ml1 Termmetro

1 Vidrio de reloj

Reactivos:

cido Clorhdrico

Hidrxido de Sodio Agua destilada

Procedimiento:

1. Se coloc un vaso de duroport dentro de un Beacker de 400 ml.

2. Se aisl utilizando algodn en el espacio que queda entre el vasode duroport y el beacker.

3. Se coloc sobre el vaso de duroport, se realizaron en la tapa dosorificios. En uno se coloc el termmetro y en el otro el agitador(pajilla).

4. Se coloc 20 ml de agua en el calormetro y se midi sutemperatura.

5. Se calentaron 60 ml a temperatura de ebullicin y se midio latemperatura. Se virti en el calormetro. Se periti que se alcanzarel equilibrio trmico. Se midi la temperatura. Se determin lacapacidad calorfica del calormetro. Se repiti el procedimiento

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dos veces ms.

6. En un baln se prepararn 100 ml de una solucin de HCl 1 M. Seutiliz la campana de extraccin.

7. Se prepararon 100 ml de una solucin de NaOH 1M en otro baln.Para preparar esta solucin coloc el beacker donde disolver elNaOH en agua.

8. Se tomaron 30 ml de cada una de las disoluciones preparadas, semidio este volumen con una probeta.

9. Se midio la temperatura. Se comprob que fuese la mismatemperatura.

10.

Se virti lo ms rpidamente posible en el calormetro.

11.Se tap el calormetro, y se agit suavemente.

12.

Se midio la temperatura mxima alcanzada. Se realiz elprocedimiento dos veces ms. Se anotaron los datos.

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Diagrama de flujo:

Primera Parte:

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Segunda parte:

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Resultados

Al mezclar ciertos reactivos, se obtuvieron los siguientes productos(reacciones qumicas):

Tabla 1, Capacidad calorfica del calormetro

Capacidad calorfica J/gCCalormetro 1.28Fuente: datos calculados (ec. #3)

Tabla 2, temperaturas en el calormetro

Cantidad de (ml)

Corrida 1 (C) Corrida 2(C) Corrida 3(C)

20 25 25 2520+60= 80 70 72 71

Fuente: datos experimentales

Tabla 3, Temperaturas obtenidas en los sistemas de reaccin

Sistema Ti C Tf C Moles de cada sustancia

22 24 0.025 de NaOH5.56 de 21 24 0.025 de NaOH0.025 de HCl

23 25 0.05 de NaOH0.05 de HCl

Fuente: datos experimentales, y datos calculados

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Tabla 4, Calor total y moles de agua producidos para cada reaccin

Reaccin Calor totalkJ/mol Moles de producidos 53.45 N.A. 70.34 0.25

26.56 0.05

Fuente: elaboracin propia, datos calculados

Tabla 5, Comparacin entre el calor total de reaccin (experimental) y elcalor de reaccin estndar (terico)

Fuente: datos originales y datos calculados

*NOTA: En termodinmica se considera positivo el calor absorbido y

negativo el cedido. Por tanto, como el NaOH CEDE CALOR, su entalpamolar tendr signo "-".

Reaccin Calor totalkJ/mol

Calor de reaccin

estndar kJ/mol%

Error

-53.45 -62.42 14.37

-70.34 -121.97 42.33

-26.56 -59.56 55.41

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Interpretacin de resultados

Como se observa en la tabla 5 el calor total de reaccin se

encuentra por debajo de los valores tericos lo que provoca un % de

Error de aproximadamente un 25% para las reacciones de neutralizacin.

Se sabe que el calor de reaccin es el nmero de Joules de energa

calrica que se desprende o se absorbe durante una reaccin qumica

en particular por una cantidad determinada de reactantes o productos,

a su vez est limitado por la cantidad de materia (moles) presentes en la

reaccin, para el caso de las reacciones de neutralizacin la cantidad

de materia de los reactantes era igual de manera que las reacciones se

llevaron a cabo.

El calor de neutralizacin es el producido cuando un equivalente

gramo de cido es neutralizado por una base. Tiene un valor

aproximadamente constante en reacciones de cido fuerte y base

fuerte, ya que en todos los casos se produce un mol de agua. Los

resultados prcticos no fueron los esperados porque a pesar de que se

trataba de un cido y una base fuertes, la base se encontraba

parcialmente hidrolizada de modo que no reaccion al 100% con el

cido.

La entalpia es el contenido de calor en un sistema a presin

constante. Es una funcin de estado, por lo que depende de los estados

inicial y final [J], es de gran utilidad para determinar calores estndar de

reaccin. Para el caso experimental se cont con un sistema isobrico,

es decir, el calor de reaccin se determin a una presin constante,

obteniendo as un valor de entalpia para cada una de las tres

reacciones.

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La entalpa de las reacciones se determin midiendo la variacin

de entalpa (calor) que acompaa la formacin de 1 mol de una

sustancia en su estado estndar a partir de sus elementos constituyentes

en su estado estndar (forma ms estable). Para el caso de la segunda

reaccinse pudo determinar que tiene una relacin 1:1 haciendo unbalance de la misma, con lo anterior podemos deducir que el valor de

entalpa obtenido corresponde al necesario para producir un mol de

NaCl.

Las reacciones de los tres sistemas corresponden a ser reacciones

exotrmicas, es decir, liberan calor, por lo que la temperatura de la

mezcla es superior que la que tena cada reactivo por separado. Esto se

puede corroborar al realizar los clculos de calores de reaccin estndar

dnde las entalpias poseen un signo negativo.

La importancia de la determinacin del calor de reaccin radica

principalmente en el diseo de equipos y procesos. En el caso de los

procesos biotecnolgicos es an ms importante debido a que los

sistemas y productos biolgicos son, en su mayora, termolbiles.

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Conclusiones

Para la reaccin de se obtuvo uncalor de reaccin experimental de -53.45 kJ/mol.

Para la reaccin de se obtuvo uncalor de reaccin experimental de -70.34 kJ/mol.

Para la reaccin de se obtuvoun calor de reaccin experimental de -26.56 kJ/mol.

La reaccin de disolucin de es exotrmica.

La reaccin de neutralizacin de en exotrmica. La reaccin de neutralizacin de

en

exotrmica.

Se determinaron los calores totales de reaccin para reaccionesde disolucin y neutralizacin hasta con un 25% error.

El calor de reaccin puede ser hallado varias formas de maneraterica y de manera experimental.

La experiencia realizada fue plenamente satisfactoria, ya que se

cumplieron todos los objetivos, lo que nos lleva a evaluar este

laboratorio, como una experiencia plenamente provechosa, ya que

durante la mayora de nuestras vidas profesionales nos veremos

introducidos en el rea qumica y de laboratorio.

Las instalaciones utilizadas e implementos otorgados por nuestra

universidad fueron de buena calidad y en excelente estado, facilitando

el desarrollo de los procesos realizados.

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Bibliografa

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lnea], Diario Los Andes, http://www.losandes.com.ar/2001,

visitado el: 13/08/2014.

2.

Mtodo para medicin de calor de reaccion [en lnea],

(consultado el 12/08/14) disponible en web:

http://www.ugr.es/~jmvilchez/flash/Densidad.swf

3. Perry Manual del ingeniero qumico. 3a.ed. Mxico: McGraw-Hill,

1992. ISBN 970-100011-0.4. Crespo Vergara, Ricardo. Estudio de la qumica: perodo 1992-

1996. Santiago: Universidad de Chile, Departamento Ingeniera

Qumica, 1999. Tesis (ingeniero qumico) Universidad de Chile.

5.

Babor, Joseph A. y Ibarz Anznrez, Jos. Qumica General

Moderna 7 edicin. Editorial Marn S.A. Espaa, 1963.

6. Crdenas, M. y S. Ragout de Lozano (1996), Explicaciones de

procesos termodinmicos a partir del modelo corpuscular: unapropuesta didctica, en Enseanza de las ciencias, vol. 14, nm.

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rectoratdInvestigaci de la Universitat de Valencia, pp. 343-349.

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Apndice

Hoja de datos originales

(ver hoja adjunta)

Muestra de clculo

Capacidad calorfica del calormetro

Calor total del reaccin

( ) ( )Ejemplo para

| |

Calor estndar de reaccin

( ) Ejemplo para

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Indice

RESUMEN 1

OBJETIVOS 3

MARCO TERICO 5

CAPACIDAD CALORFICA 6ENERGA DE ENLACES 7ENERGA DE FORMACIN DE COMPUESTOS 7RELACIN ENTRE CONCEPTOS ANTERIORES 8

MARCO METODOLGICO 9

MATERIALES Y EQUIPOS 9REACTIVOS 9PROCEDIMIENTO 9DIAGRAMA DE FLUJO 11

RESULTADOS 13

INTERPRETACIN DE RESULTADOS 15

CONCLUSIONES 17

REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS 19

BIBLIOGRAFA 21

RECOMENDACIONES 23

APNDICE 25

HOJA DE DATOS ORIGINALES 25MUESTRA DE CLCULO 25CAPACIDAD CALORFICA DEL CALORMETRO 25CALOR TOTAL DEL REACCIN 25CALOR ESTNDAR DE REACCIN 25