calorimetrÍa

Nombre: Valdospino Cevallos Denisse

Paralelo: 2

Profesor: PhD. Joel Vielma

Fecha de entrega: 11/diciembre/2016

Guayaquil - Ecuador

ESPOLLABORATORIO DE

QUÍMICA GENERAL 22DO TÉRMINO2016 - 2017

CALORIMETRÍA

Ilustración 1. Foto tomada en el laboratorio de Química General 2. Practica #6

1. Tema:

CALORIMETRÍA

2. Marco teórico

Una de las formas comunes en las que se encuentra la energía, es el calor. Se interpreta al calor como la energía cinética de los átomos y moléculas de un cuerpo. Si dos cuerpos se encuentran a las misma temperatura y estos son puestos en contacto no existe entre estos intercambio de calor, por el contrario, sí existirá intercambio de calor si los cuerpos que son puestos en contacto tienen inicialmente diferentes temperaturas, una vez que son puestos en contacto el calor fluirá entre estos hasta que lleguen ambos a la misma temperatura conocida como temperatura de equilibrio. El calor es una forma de energía que fluye de un cuerpo a otro debido a la diferencia de temperatura de los cuerpos. (Suarez,Frontal, Reyes, Bellandi, Contreras, & Romero, 2005).

Se puede determinar la magnitud del flujo de calor, al medir la magnitud del cambio de temperatura de los cuerpos que produce el flujo de calor entre estos. La medición del flujo de calor entre cuerpos se conoce como calorimetría; existe un dispositivo que se utiliza para medir el flujo de calor al cual se lo ha llamdo calorímetro. (BROWN, 2009).

Cuando un objeto o sustacia se calienta, decimos que está ganando calor o que el calor está aumentando. Toda sustancia que experimenta un cambio de temperatura se calienta, pero la magnitud de este cambio de temperatura que se produce por una cantidad de calor, es variable para cada sustancia. El cambio de temperatura que va a experimentar un cuerpo cuando absorbe calor se podrá determinar mediante su capacidad calorífica (C). La capacidad calorífica de una sustancia u objeto es la cantidad de calor que se va a requerir para poder elevar su temperatura 1°C . (BROWN, 2009).

A la capacidad calorífica de un gramo de cierta sustancia se la conoce como calor específico. El calor específico de una sustancia se puede obtener de forma experimental, cuadno se mide la variación de temperatura que experimenta una

sustancia de masa conocida, cuando gana o pierde una cantidad conocida de calor. (BROWN, 2009).

Calor especifico= (cantidad de calor transferido)(gramos de sustancia) X (cambio de temperatura)

a

En reacciones en las que ocurre disolución, resulta fácil controlar la presión y medir los cambios de temperatura para obtener el calor de la reacción o lo que es lo mismo la entalpía. Se puede emplear calorímetros muy sencillos, en este caso se usa un termo, para presentar los principios de la calorimetría. Puesto que el calorímetro no se encuentra sellado, la reacción (dilución) ocurre bajo la presión atmosférica de forma constante. (BROWN, 2009).

En un calorímetro a presión constante, no existe una barrera físca entre el sistema y el entorno, los productos y reactivos de la reacción son el sistema y el calorímetro y el agua en el que estos se van a disolver representan el entorno. Se asume que el calorímetro evita pérdida o ganancia de calor de la disolución, el calor que la disoluión gana se produce por la reacción química, es decir el calor que produce la reacción es absorbido en su totalidad por la disolución. (BROWN, 2009).

Existen dos tipos de reacciones, estas pueden ser: exotérmicas, en donde el calor lo pierde la reacción y lo gana la disolución (aumenta la temperatura de la disolución) y las reacciones endotérmicas en las que sucede lo contrario. El calor que gana la disolución, es igual en magnitud a el calor perdido en la reacción con signo opuesto. Este se puede obtener entonces mediante la siguiente fórmula. (BROWN, 2009).

Tabla 1. Calores específicos de algunas sustancias a temperatura estándar 25°C o 298 K. Fuente: Libro Química la Ciencia Central de Brown

Qdisolució n=(calor específico de ladisolu ción) × ( gramosdedisolución ) ×∆T=−Q reacción

3. Objetivo general

Obtener el calor que se va a desprender al realizar diversas y consecutivas diluciones de ácido sulfúrico.

Determinar el calor de neutraliación de ácido sulfúrio con hidróxido de sodio.

4. Objetivos específicos

Se medirán las temperaturas, tanto de las diluciones y mezclas como de los reactivos.

Se realizarán los calculos respectivos para completar la tabla de resultados. Se usarán los datos de la tabla de resultados para realizar la gráfica calor

(Q) vs concentración (M). Determinar la intersección con el eje horizontal M=0, de la gráfica Q vs M.

2 V a so s d e p re c ip ita c ió n

P ro b e ta g ra d u a d a

T e rm o d e 5 0 0 m l d e ca p a c id a d

P la c a d e c a le n ta m ie n to

B a n d e ja d e g ra n ca p a c id a d c o n a g u a fr ía

T e rm ó m e tro

5. Materiales y equipos

Reactivos

Ácido Sulfúrico 18 N Hidróxido de Sodio 0.3 M Agua de Grifo

1.

2.

3.

4.

5.

6. Procedimiento experimental

1

S e d e t e r m in ó e l c a lo r d e l c a lo r ím e t r o ( Q c a l) y e l e q u iv a le n t e e n a g u a d e l c a lo r ím e t r o ( E ) . P a r a e s t o s e c o lo c ó e n e l t e r m o 5 0 m l d e a g u a y u n a v e z e l a g u a e s t u v o c o n t e n id a e n e l t e r m o s e m id ió la t e m p e r a t u r a y s e a n o t ó e s t e v a lo r , lu e g o s e t o m a r o n 5 0 m l d e a g u a d e l r e c ip ie n t e q u e s e e n o n t r a b a s o b r e la p la c a d e c a le n t a m ie n t o , s e m id ió s u t e m p e r a t u r a y e l a g u a c a l ie n t e s e a ñ a d ió a l t e r m o . S e m id ió la t e m p e r a t u r a d e la m e z c la d e a g u a c a l ie n t e y a g u a f r ía q u e e s t a b a c o n t e n id a e n e l t e r m o y s e a n o t ó e s t e v a lo r .

U n a v e z q u e s e d e t e r m in ó e l c a lo r d e l c a lo r ím e t r o y e l e q q u iv a le n t e e n a g u a , s e d e s e c h ó e l a g u a d e l t e r m o y s e p r o c e d ió a c o lo c a r 4 0 m l d e a g u a d e g r i f o e n e l t e r m o a la q u e s e le m id ió la t e m p e r a t u r a y s e a ñ a d ió a d e m á s 1 0 m l d e Á c id o s u lf ú r ic o 1 8 N . S e t a p ó r a íd a m e n t e c o n la m a n o e l t e r m o y s e t o m ó la t e m p e r a t u r a d e s p u é s d e la d i lu c c ió n . S e a n o t a r o n t o d a s la s t e m p e r a t u r a s .

S e e n f r ió la s o lu c ió n q u e e s t a b a e n e l t e r m o ( 5 0 m l ) h a s t a la t e m p e r a t u r a a m b ie n t e y u n a v e z q u e e s t u v o f r ía s e a ñ a d ió 5 0 m l d e a g u a d e g r if o , s e t a p ó e l t e r m o y s e p r o c e d ió a m e d ir la t e m p e r a t u r a d e e s t a s e g u n d a d i lu c ió n .

S e e n f r ió la s e g u n d a d i lu c ió n ( 1 0 0 m l) h a s t a la t e m p e r a t u r a a m b ie n t e , y s e a ñ a d ió e n e l t e r m o 1 0 0 m l d e a g u a d e g r i f o , s e t a p ó e l t e r m o q u e c o n t e n ía lo s 2 0 0 m l d e d i lu c ió n y s e m id ió la t e m p e r a t u r a d e e s t a . T o d o s lo s v a lo r e s d e t e m p e r a t u r a s e f u e r o n a n o t a n d o y lu e g o s e r e a l iz a r o n t o d o s lo s c á lc u lo s r e s p e c ti v o s .

S e t o m ó 5 0 m l d e la d i lu c ió n c o n t e n id a e n e l t e r m o ( 2 0 0 m l) y e l r e s t o s e d e s e c h ó y e s t o s 5 0 m l s e lo s e n f r ió a la t e m p e r a t u r a a m b ie n t e , s e c o lo c ó e n e l t e r m o y s e a ñ a d ió 5 0 m l d e H id r ó x id o d e S o d io 0 . 3 M , s e t a p ó e l t e r m o y s e m id ió la t e m p e r a t u r a d e la s o lu c ió n .

1.

2.

3.

4.

7. Resultados obtenidos

Tabla 2. Datos

Reactivo Vol. (ml)

Temperatura inicial (°C) Producto Temperatura

final (°C)Molaridad

(M)

Agua grifo 50 27Mezcla 41 -----

Agua caliente 50 51

Agua grifo 40 27Disolución 1 36 1.8

Ácido sulfúrico 10 27


Disolución 1 50 27


Disolución 2 100 27

Cálculo de los valores de molaridad (M) de las disoluciones.

Concentración inicial del ácido sulfúrico:

M= NValencia

=182

=9

M o×V o=M f ×V f

M o×V o=M1×V 1

9×10ml=M 1×50mlM 1=1.8

M 1×V 1=M 2×V 2

1.8×50ml=M 2×100mlM 2=0.9

M 2×V 2=M 3×V 3

0.9×100ml=M 3×200mlM 3=0.45

Cálculo del calor del calorímetro y el equivalente en agua del calorímetro.

4.

C= Calor específio del agua

C= 4.18J

g° C = 1Calg °C

∑Q=0Qganado=−Qperdido

m1C ∆T+Q calorímetro=−m2C ∆T50×C (T f −T o )+Qcalorímetro=−50×C (T f−T o)

50×C (41−27 )+Qcalorímetro=−50×C (41−51)Qcalorímetro=−50×C ( 41−51 )−50×C (41−27 )

Qcalorímetro=−50 (1 ) (−10 )+50 (1 ) (14 )Qcalorímetro=500−700Qcalorímetro=200Cal

Qcalorímetro=magua×C×∆T−200=magua (1 ) (27−41 )

magua=−200−14

magua=14.28g=Equivalente enagua

Cálculo del calor de las diluciones.

Q1=mC (T f−T o )+E(T f −T o)

Q1=50×1× (36−27 )+14.28 (36−27 )Q1=578.52Cal

Q2=mC (T f−T o )+E(T f −T o)

Q2=100×1× (30−27 )+14.28 (30−27 )Q2=342.84Cal

Q3=mC (T f −T o )+E(T f −T o)

Q3=200×1× (28−27 )+14.28 (28−27 )Q3=214.28Cal

Qneutralización=2mC (T f−T o )+E (T f−T o)

Qn=2 (50 ) (1 ) (30−27 )+14.28 (30−27 )Qn=342.84Cal

Tabla 3. Resultados

CALOR DEL CALORÍMETRO Q calorímetro 200 CalEQUIVALENTE EN AGUA E 14.28 grCALOR DE LA DISOLUCIÓN 1 Q1 578.52 CalCALOR DE LA DISOLUCIÓN 2 Q2 342.84 CalCALOR DE LA DISOLUCIÓN 3 Q3 214.28 CalCALOR NEUTRALIZACIÓN Qn 342.84 CalCALOR M=0 (gráfico) Q 96.44 Cal

Gráfico.

8. Análisis de los resultados

o El calor del calorímetro se que se obtuvo haciendo uso de agua de grifo, es el calor más bajo que se obtuvo durante la práctica.

o El equivalente en agua del calorímetro es de 14,28 gr, lo cual equivale a la cantidad de agua que será capaz de absorber o ceder la misma cantidad de

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 20

2

4

6

8

10

12f(x) = NaN x + NaN

Q vs MLinear (Q vs M)

MOLARIDAD (M)

CALO

R (C

al)

Ilustración 2. Gráfico Calor vs Molaridad. Se presenta en la parte inferior derecha la ecuación de a recta. El gráfico se lo obtuvo haciendo uso de la herramienta matemática excel.

calor que el calorímetro para una misma variación de temperatura. Este valor se obtuvo al alcanzar el equilibrio térmico.

o En cuanto a los valores obtenidos par el calor que desprende cada una de las diluciones tenemos que a medida que se reduce la concentración o molarida se desprende menor cantidad de calor.

o Es decir la dilución con 1.8 de molaridad desprendió mayor calor que las diluciones de 0.9 y 0.45 molaridad.

o En cuanto a la solución realizada entre la dilución de acido sulfurico de 0.45 M con el hidróxido de sodio 0.3M, esta solución desprendió un calor de 342.84 Calorías, este valor es el mismo que se obtuvo para la dilución de ácido sulfúrico de 0.9 M.

o Gráficamente se obtuvo el valor del calor (Q) cuando se tenia molaridad M=0, y el valor que se obtuvo fue Q=96.44 Calorías.

o La pendiente tambien se obtuvo del gráfico, haciendo uso de la opción ecuación de la recta de la herramenta excel y se obtuo el siguiente valor. Pendiente= 268.67 Cal/mol.

9. Conclusiones y recomendaciones

Se obtuvo el calor del calorímetro, en el caso de los calorímetros a presión constante, estos son muy sencillos y se debe tener encuenta que el envase que se escoja para realizar esta práctica sea de un material que permita mantener el calor de su contenido.

Se obtuvo el calor que se desprende al realizar cada una de las diluciones consecutivas que se realizaron durante la práctica haciendo uso de las fórmulas que se proporcionaban en el folleto de prácticas.

A medida que se reduce la concentración del ácido sulfúrico, el calor desprendido es menor.

El calor es transferido de la reacción a la disolución, no existe perdida de energía ya que se considera la idealidad, el calorímetro (termo) permite la transferencia total ded calor, es decir evita la perdida o ganancia de calor.

No existió cambio de estado de las sustancias que intervinieron en el proceso, por lo cuál se concluye en que, la variación del calor es únicamente debida a la variación de la temperatura que se produce debido a la reacción.

La reacción libera el calor que es absorbido por las diluciones.

Se recomienda medir la temperatura de forma rápida, es decir hecha la dilución hay que tapar con la mano el calorímetro e ingresar el termómetro para hacer la respectiva lectura de la temperatura.

10. Bibliografía

(2009). Química la Ciencia Central. En L. B. BROWN, Química la Ciencia Central (págs. 842 - 872). México: Pearson Pretince Hall.

Escuela Superior Politecnica del Litoral - ICQ. (2003). Manual de Prácticas de Química General 2. Guayaquil.

Suarez, T., Frontal, B., Reyes, M., Bellandi, F., Contreras, R., & Romero, I. (9 de 12 de 2005). Universidad de los Andes Venezuela. Recuperado el 9 de 12 de 2016, de saber.ula.ve: http://www.saber.ula.ve/bitstream/123456789/16744/1/termoquimica.pdf

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