REPUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA

UNIVERSIDAD DEL ZULIA

FACULTAD EXPERIMENTRAL DE CIENCIAS

DEPARTAMENTO DE QUIMICA

UNIDAD ACADEMICA DE FISICOQUIMICA

CALOR INTEGRAL DE SOLUCION

Presentado por:

Br. Nicole Machado Tubiez

C.I.: 21491786

Maracaibo, enero de 2015

RESUMEN

Para la siguiente experiencia se determino el calor integral de solucin del

etanol, utilizando como mtodo un calormetro en donde se evidencian las reacciones

obteniendo as resultados negativos (reaccin exotrmica), as como tambin el calor

integral de solucin a dilucin infinita que arroj un resultado de -11,559 kJ/mol

INTRODUCCION

El calor de solucin es la variacin de entalpa relacionada con la adicin de una

cantidad determinada de soluto a una cantidad determinada de solvente a temperatura y

presin constantes. El argumento puede aplicarse a cualquier solvente con pequeas

modificaciones. El cambio de estado se representa por:

X + nAq X nAq, H

Se adiciona un mol de soluto X a n moles de agua. En esta ecuacin se le da al agua el

smbolo Aq. Es conveniente asignar al agua en estas reacciones de solucin una entalpia

convencional de cero. Considrense los ejemplos:

HCl(g) + 10Aq HCl.10Aq, H1= -69,01 kJ/mol.

HCl(g) + 25Aq HCl.25Aq, H2= -72,03 kJ/mol.

HCl(g) + 40Aq HCl.40Aq, H3= -72,79 kJ/mol.

HCl(g) + 200Aq HCl.200Aq, H4= -73,96 kJ/mol.

HCl(g) + Aq HCl.Aq, H5= -74,85 kJ/mol.

Los valores de H tienen la dependencia general entre el calor de solucin y la

cantidad de solvente. A medida que se utiliza ms solvente, el calor de solucin se

aproxima a un valor lmite, el valor de la solucin infinitamente diluida. Este valor de

H es conocido como calor de dilucin.1

La entalpa de solucin, entalpa de disolucin o calor de disolucin es el cambio

de entalpa asociado a la disolucin de una sustancia en un solvente a presin constante.

El calor de solucin es una de las tres dimensiones del anlisis de solubilidad. Se

expresa ms frecuentemente en kJ/mol a temperatura constante. El calor de solucin de

una sustancia est definido como la suma de la energa absorbida, o

energa endotrmica (expresada en kJ/mol "positivos"), y la energa liberada, o

energa exotrmica (expresada en kJ/mol "negativos").

Debido a que el calentamiento disminuye la solubilidad de un gas, la disolucin de los

gases es exotrmica. Consecuentemente, al disolverse un gas en un solvente lquido, la

temperatura disminuye, mientras que la solucin contina liberando energa. ste es un

efecto del incremento en el calor o de la energa requerida para atraer a las molculas de

soluto y solvente en otras palabras, esta energa supera a la energa requerida para

separar a las molculas del solvente. Cuando el gas est disuelto completamente (eso es

puramente terico dado que ninguna sustancia puede disolver infinitamente) el calor

de solucin estar al mximo.2

A continuacin se mostrara la metodologa de la prctica de calor integral de disolucin.

PARTE EXPERIMENTAL

Se determino la capacidad calorfica del calormetro asignado. Se midieron

20mL de etanol y 40mL de agua, respectivamente, utilizando cilindros graduados. Se

determino la temperatura de cada lquido por separado. Se mezclaron los lquidos

vertindolos rpidamente en el recipiente interno del calormetro, este fue tapado

seguidamente se procedi a agitar la solucin alcohlica y se medio la temperatura por

intervalos de 30s. Se tomo como temperatura final la ms alta del sistema. Se repiti la

experiencia combinando volmenes de agua y etanol indicados en la Tabla 1. (Ver

anexos).

RESULTADOS Y DISCUSIN

1. Determinacin de la capacidad calorfica del calormetro:

Para el desarrollo de esta experiencia se necesita del valor de calor que absorber el

calormetro a esto tambin se le conoce como calibrado, aqu se presentan en forma de

tabla:

Tabla 1. Capacidad calorfica del calormetro

Muestra mf (g) Tf(C) mc (g) Tc(C) Te(C) Ccal (cal/C)

1 50 22 50 59 39 8,82

2. Calor integral de disolucin del etanol:

Tabla 2. Experiencia de calor integral de disolucion del etanol.

Muestra Vetanol (ml) Tetanol (C) Vagua (ml) Tagua (C) Te(C) Hint (KJ/mol)

1 20 22 40 20 31 -7,55

2 15 22 50 23 28 -5,45

3 10 22,5 50 23 27 -7,48

4 10 22 60 21 24 -5,05

5 5 23 50 23 26 -9,022

6 5 22 60 23 26 -10,61

7 2,5 25 50 23 25 -11,71

8 2,5 24 60 23 25 -13,56

Entre el etanol y agua no hay reaccin qumica, es decir no se producen

sustancias nuevas, solo se diluye la concentracin del etanol en cierta cantidad de agua.

Para este caso los puentes de hidrogeno que se forman entre el soluto y solvente son

relaciones de ms alta energa que las que tienen las molculas de agua y alcohol por

aparte. Por eso la disolucin libera energa en forma de calor, es decir es una reaccin

exotrmica, este tipo de reacciones hace que la energa de las molculas de los

productos sea menor que la energa de las molculas de los reaccionantes. En las

reacciones qumicas exotrmicas se desprende calor, el H es negativo y significa que

la energa de los productos es menor que la energa de los reactivos, como se puede

observar nuestros H son negativos, esto tambin se debe a que la temperatura de

equilibrio es mayor a la temperatura de etanol y agua.

3. Molalidad de las diferentes muestras:

A continuacin se muestras en forma de tabla las molalidades para el etanol para

posteriormente hacer la grafica calor integral de solucin (Hint) vs Molalidad (M) del

etanol:

Tabla 3. Molalidad del etanol

Muestra Molalidad (mol/kg)

1 8,575

2 5,14

3 3,42

4 2,85

5 1,7

6 1,41

7 0,856

8 0,713

Grafica 1. Calor integral de solucin Vs Molalidad para el etanol.

En la grfica anterior se pueden observar los datos arrojados experimentalmente,

asimismo se observa que el calor integral de disolucin aumenta a medida que

disminuye la fraccin molar del soluto en disolucin. A causa de esto la pendiente que

se muestra en dicha grfica representa el ajuste por mnimos cuadrados de polinomios.

Definitivamente es importante decir que el valor del coeficiente de correlacin (R2) en

y = 0,7476x - 11,559 R = 0,5948

-16

-14

-12

-10

-8

-6

-4

-2

0

0 5 10 15

Cal

or

nte

gral

de

so

luci

on

(H

form

)

Molalidad (mol/Kg)

Grupo 1

Lineal (Grupo 1)

la grfica nos muestra que no hay un buen ajuste, es por eso que no se puede observar

bien la curva de la experiencia.

El calor integral de disolucin infinita es el calor correspondiente a la disolucin

de un mol en una gran cantidad de disolvente. Para determinar el mismo (Hint) para el

etanol, se ejecuta a travs de la ecuacin polinmica (y= 0,7476x 11,559)

desarrollando el limite cuando la molalidad tiende a cero (x=0) arrojando como

resultado -11,559 kJ/mol, concluyendo que es un proceso exotrmico.

CONCLUSION

La experiencia realizada alcanzo su objetivo planteado el cual era determinar el

calor integral de una solucin, evidenciando un proceso exotrmico que arrojo un valor

de -11,559Kj/mol, al igual que el valor del cambio de entalpa global es la suma de los

cambios de entalpa individuales de cada paso.

REFERENCIAS

1. Gilbert W. Castellan, 1974 - 1987, Fisicoqumica, 2a Edicin, Mxico, Addison

Wesley Longman, Editorial Pearson, 144.

2. http://es.wikipedia.org/wiki/Entalp%C3%ADa_de_disoluci%C3%B3n

ANEXOS

Tabla 1. Volumenes de etanol y agua.

Muestra Volumen etanol (ml) Volumen agua (ml)

1 20 40

2 15 50

3 10 50

4 10 60

5 5 50

6 5 60

7 2,5 50

8 2,5 60

1) Calculo de la capacidad calorfica del calormetro:

= 8,82 cal/C

2) Calculo de calor de disolucin integral del etanol:

Muestra 1: