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7/23/2019 laboratorio de fisicoquimica de termoquimica
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Laboratorio de Fisicoquimica I Cdigo: MA-08hrs F.Q. I-(A)
UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SANMARCOS
FACULTAD DE QUIMICA E INGENIERIA QUIMICA
E.A.P. INGENIERIA QUIMICA
Laboratorio de Fisicoqumica I
Prctica de Laboratorio N!
TERMOQU"MICA
INTEGRANTES
Dagnino Reyes Eric Bryan
PRFESR!
Francisco Torres Dia"
Fec#a de rea$i%aci&'! #$ de Se%tiembre
Fec#a de e'tre(a! && de Se%tiembre
&'#$ ( II
#
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Laboratorio de Fisicoquimica I Cdigo: MA-08hrs F.Q. I-(A)
)NDICE
Introduccin.3
Resumen..4
Marco Terico..5
Detalles experimentales.8
Tabla de datos y resultados.1
!"lculos1#
$n"lisis de resultados18
!onclusiones y recomendaciones...1%
!uestionario.#
&iblio'ra()a#3
$pendice...#4
INTRODUCCI*N
&
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$ nuestro alrededor* los ob+etos ,ue obser-amos siempre est"n su+etos a
ciertos cambios* es decir* existen* en una trans(ormacin constante
trans(ormacin ,u)mica o ()sica/* estas trans(ormaciones o reacciones est"n
acompa0adas de cambios trmicos. $simismo estas -ariaciones de calor ,ue
puede ser utili2ado para reali2ar al'n traba+o/ ,ue ocurren durante una
trans(ormacin ,u)mica* son estudiadas por la termo,u)mica.
or tanto* la termo,u)mica posee una utilidad muy amplia* pues todas las
reacciones ,u)micas mani(iestan una 'anancia o prdida de calor* ,ue tambin
puede mani(estarse como traba+o.
or ello* -isto desde una perspecti-a industrial* con la termo,u)mica la cual
se apoya en la primera ley de la termodin"mica* es decir* en el principio 'eneral de
la conser-acin de la ener')a./ se e-alan* las entrop)as y entalp)as* para anali2ar
,ue reacciones son (a-orables para un determinado proceso ,u)mico industrial.
or e+emplo* la termo,u)mica es til en el estudio de los enlaces ,u)micos y
suministra el material necesario para el estudio termodin"mico de los e,uilibrios,u)micos. Tambin* con ella se puede conocer el calor de combustin de uncombustible* o en la medicina para conocer el poder calor)(ico de las 'rasas*a2cares y prote)nas* como constituyentes ener'ticos de los alimentos.
RESUMEN
)
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l ob+eti-o principal de esta pr"ctica de laboratorio es determinar el cambio
trmico ,ue acompa0a a las reacciones ,u)micas.
6as condiciones del laboratorio (ueron las si'uientes7
95: mm;'* T #
n el transcurso de los experimentos y consultando con libros lle'amos a la
conclusin ,ue un "cido y una base (uerte reaccionan despidiendo una 'ran
cantidad de ner')a. sta se puede medir tomando en cuenta los estados (inales
e iniciales de sus componentes. ara ello recurrimos a la medida de capacidad de
calor ()sica del sistema completo mediante el mtodo del calor)metro*utili2ando la
(rmula utili2ada de la 'u)a.
l error porcentual obtenido se debe por -arios (actores como7
6a pesada del &i(talato de otasio
>aloraciones inexactas con la tcnica del 'oteo
Materiales parcialmente aseados y secos
Medidas Inexactas del Termmetro.
?l c"lculo del !alor de @eutrali2acin principal Ab+eti-o del xperimento/ se
obtu-o mediante los datos obtenidos en el 6aboratorio y la (ormula terica
obtenida en la 'u)a* su error se debe a los aspectos ,ue -eremos a continuacin.
MARCO TE*RICO+
*
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TERMOQUMICA
Rama de la (isico,u)mica ,ue determina la cantidad de calor absorbida o
liberada en procesos de cambio ,u)mico o ()sico. Biempre ,ue se lle-a a
cabo una trans(ormacin ,u)mica* Cay un cambio trmico* dependiendo ste
de la naturale2a* condicin ()sica y cantidad de reactantes.
TIPOS DE REACCIONES TERMOQUMICAS
Be pueden clasi(icar ba+o dos conceptos7
De acuerdo al calor in-olucrado* se clasi(ican en reacciones exotrmicas* en
las ,ue Cay liberacin de calor* y reacciones endotrmicas* en donde se
presenta absorcin de calor.
De acuerdo al proceso ,u)mico in-olucrado* el calor puede ser de
neutrali2acin* solucin* Cidratacin* dilucin* (ormacin* reaccin*
combustin* etc.
CALOR DE REACCIN:
Todas las reacciones ,u)micas* -an acompa0adas de un e(ecto calor)(ico.
ste e(ecto puede ser medido a presin o a -olumen constante* en el primer
caso se mide la -ariacin de ener')a interna y el traba+o* en tanto ,ue en el
se'undo caso solo se mide la -ariacin en ener')a interna. l calor de una
reaccin exotrmica* tiene con-encionalmente si'no / y el de una
endotrmica si'no E/.
6os calores de reaccin se miden en calor)metros a presin o -olumen
constante . en ellos se aplica un balance de calor.
$
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F'anado Fperdido
Fm!e T
Dnde7
m7 masa de sustancia.
!e7 calor especi(ico de la sustancia.
T7 cambio de temperatura de la sustancia.
Caor de reacci! a "oume! co!sta!te.-
Bi la reaccin se produce a -olumen constante proceso iscoro/* el traba+o
exterior es nulo.
n donde se Ca llamado F- al calor ,ue inter-iene en una reaccin ,u)mica a
-olumen constante* y como se puede comprobar es la -ariacin de ener')a
interna del proceso.
Caor de reacci! a #resi! co!sta!te.-
Bi la reaccin ,u)mica transcurre en un recipiente abierto* el -olumen puede-ariar* pero la presin permanece constante proceso isbaro/ ara calcular
la -ariacin de ener')a interna* GH* del proceso utili2amos la si'uiente
(rmula* y llamamos Fp al calor de reaccin a presin constante* nos ,ueda7
+
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CALOR DE NEUTRALIZACIN:
Hn tipo de calor de reaccin es el de neutrali2acin de "cidos y bases .
cuando se usa soluciones diluidas de "cidos y bases (uertes * la nica
reaccin ,ue se produce es la (ormacin de a'ua a partir de los iones ; E y A;
* de acuerdo a la ecuacin 7
@aE A;ac/ E;E!lac/ ;#Al/E@aE!lac/ H18=13.7Kcal /mol
H25=13.36Kcal/mol
!uando al'uno de los electrolitos no es (uerte yo cuando se usan soluciones
concentradas* este -alor -aria ya ,ue inter-ienen los calores de ioni2acin y
de dilucin.
DETALLES E,PERIMENTALES+
,
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PRIMERA PARTE:
1. CAPACIDAD CALORIFICA DEL CALORIMETRO
$rme el e,uipo como se muestra en la (i'ura.
!olo,ue 15 ml de a'ua de ca0o en el termo y el mismo -olumen de
a'ua Celada entre # y 8J/ en la pera.
Tome las temperaturas exactas de ambas a'uas* e inmediatamenteabra la lla-e de la pera y de+e caer el a'ua Celada* mida la temperatura
cada 1 se'undos* a'itando constantemente* anote la temperatura
cuando sta tome un -alor constante.
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TRMKMTRAR$ D
D!$@T$!IA@
TRMA
$LH$ ;6$D$
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SEGUNDA PARTE:
2. DETERMINACION DEL CALOR DE NEUTRALIZACION DE LA
SOLUCION.
Determine las concentraciones exactas de ambas soluciones* -alorando
la base con bi(talato de potasio y el "cido con la base. !alcule las
concentraciones corre'idas.
!alcule los -olmenes de @aA; y de ;!l necesarios para producir la
neutrali2acin* tales ,ue sumados den 3ml use las concentracionescalculadas en a/.
Becar por completo el (rasco termo y colocar en ste* el -olumen de
base calculado* y en la pera el -olumen de "cido. Mida las temperaturas
exactas de ambas soluciones* de+e caer el "cido sobre la base y mida la
temperatura cada 1 se'undos Casta ,ue lle'ue a una temperatura la
cual no -arie y lue'o anote.
TA-LA DE DATOS Y RESULTADOS+1) Condicion! d "#$o%#&o%io
presin temperatura % HR95:mm;' # %9 =
.
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2) D#&o! '(%in"!:
Capacidad calorfica del calormetro:
Temperatura del agua fra $0.%&CVolumen de agua fra en el termo '0 mTemperatura del agua helada 8.& CVolumen de agua helada en la pera '0 mTemperatura de equilibrio '.*&C
+em#eratura cada segu!dos:
Tiempo transcurrido temperatura
0 s $0.%& C s ',.%& C
'0 s '8.& C ' s '*.*& C $0 s '%.*& C $ s '%& C 0 s '.*& C
Determinacin del calor de neutralizacin:
asa del biftalato 0.0'gVolumen de la base ! titulacin 8.80 mVolumen de la base " titulacin '$.* mVolumen del HCl para titular mVolumen de neutralizacin HCl * mVolumen de neutralizacin #a$H $ mTemperatura acido $.&CTemperatura de la base $.&C+em#eratura cada segu!dos
Tiempo transcurrido Temperatura0 $. $.
'0 $.% ' $. $0 $.'$ $.%
#'
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0 $.8
*) D#&o! &+%ico!:
&! Capacidad Calorfica del Calormetro:
Ce1
cal
gC
Densidad del agua 'Te 15.7 C
&" Calor de #eutralizacin de 'olucin (&"# de #a$H con solucin (&)# deHCl:
*eso equi+alente del biftalato $0.$$#ormalidad del ,cido apro-& 0.8#ormalidad de la base apro-& 0.$
CALCULOS
./ C.*.C0D.D C.1$R230C. D41 '0'T4.:a&!/ Determinando el balance del calor:
m Ce (TeTh )=C (TfTe)
##
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Datos:
m=150 g
Ce=1 cal
g C
Te=15.7 C
Th=8.4 C
Tf=20.6 C
Reemplazando:
150g 1 cal
g C (15.7 C8.4 C)=C (20.6 C15.7 C)
1507.3 cal C=
C (4.9)
223.47cal
C=C
a&"/ Capacidad calorfica de todo el sistema:
C=C +m Ce
Reemplazando:
#&
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C=223.47cal
C+150 g 1
cal
g C
C=373.47cal
C ..()
5/ C.1$R D4 #46TR.107.C08#:
a/ Calculando la normalidad modificada del #a$H:
NNaOH= Wbiftalato(g)
Peq .biftalato(g/mol) gastoNaOH(L)
Datos:
Wbiftalato=0.4031 g
Peq .biftalato
=204.22g
gastoNaOH=8.8ml
Reemplazando datos:
NNaOH= 0.4031(g)
204.22
(g /mol)8.8
ml
1L
1000ml
NNaOH= 0.4031(g)
1797.136
1000(g L /mol)
#)
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NNaOH=0.4031
1.7971(mol /L)
NNaOH=0.2243(mol /L)
b/ Calculando la normalidad corregida del HCl:
VHCl NHCl=VNaOH NNaOH
Datos:
VNaOH=12.75ml
NNaOH=0.2243(mol /L)
NHCl=
VHCl=3ml
Reemplazando datos:
3m lN HCl=12.75ml 0.2243(mol /L)
NHCl=0.9533(mol/L)
#*
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c/ calculando el +olumen de #a$H 9 de HCl necesarios para
producir la neutralizacin:
De la parte b/:
en 15.95 ml de solucin neutrali2ada Cay 3 ml de ;!l y 1#.95 ml de @aA;.
Calculando la relacin:
15.75mlsol .3mlHCl
300mlsol VolHCl
VolHCl=3ml 300ml
15.75ml
VolHCl=57.14ml
VolHCl=57ml
or o ta!to e "oume! de /a1 2 $ m
d/ calculando el calor de neutralizacin:
!=C(T2T1)
"
#$
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d&!/ calculando T1 promedio de temperaturas del acido 9
de la base/:
#$ome%iotem#e$at&$as=23.3C+23.5 C
2
#$ome%iotem#e$at&$as=23.4 C
d&"/ calculando el n;mero de moles:"=VNaOH NNaOH=VHCl NHCl
Calculando con el HCl:
"=VHCl NHCl
"=57ml 1L
1000ml0.95
mol
L
"=0.05mol
Calculando con el #a$H:
"=VNaOH NNaOH
"=243ml 1L
1000ml0.22
mol
L
#+
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"=0.05mol
d&/ de la ecuacin &?> cal@AC
d&?/ la temperatura equilibrio es T2 / = "B&)A C
Reemplazando en:
!=C(T2T1)
"
!=373.47
cal
C(25.8 C23.4 C)
0.05mol
!=373.47(2.4)
0.05
cal
mol
!=896.328
0.05
cal
mol
!=17926.56 cal
mol
#,
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!=17.93K cal
mol
ANALISIS DE RESULTADOS
'$$o$=Valo$Teo$icoValo$'(#e$ime"talValo$Teo$ico
100
Reemplazando datos:
'$$o$=14.3617.93
14.36100
'$$o$=3.5714.36
100
'$$o$=24.86
.n,lisis:
.
l porcenta+e de error tiene si'no ne'ati-o / lo ,ue indica ,ue el -alor
obtenido es mayor al -alor terico* sea un error por exceso* este error sedebe a ,ue los -olmenes no (ueron exactos.
#-
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sta ci(ra tan ele-ada de error es debido a mucCos (actores ,ue in(luyeran
en la pr"ctica como son las condiciones en ,ue se traba+. !omo por
e+emplo al momento de Callar la concentracin del ;!l se acab la solucin
de @aA; ,ue ten)amos en la buretra y tu-imos , llenar otro -olumen de
nue-o y al'n error nos causo eso.
Co'c$/io'e/ YRECOMENDACIONES
C$#C16'0$#4'
!uando en una reaccin la temperatura inicial de los reactantes es menor* ,ue
al producir la reaccin es exotrmica caso contrario endotrmica.
l calor de reaccin de neutrali2acin es constante e independiente de la
naturale2a del "cido o base esto en reacciones de "cidos y bases (uertes/ ya
,ue estos se disocian totalmente comprende la combinacin del in Cidro'eno
con el Cidroxilo para (ormar a'ua no ioni2ada. l calor de descomposicin de un compuesto ,u)mico es numricamente i'ual
a su calor de (ormacin* pero de si'no opuesto.
l tipo de calor de reaccin se puede determinar por las di(erencias ,ue ocurra
de temperatura entre un reacti-o y otro** y la temperatura cuando ambos
reaccionan.
R4C$4#D.C0$#4'
!olocar exactamente las cantidades de a'ua necesarias para la obtencin dela capacidad calor)(ica del calor)metro* as) como tambin las temperaturas del
a'ua (r)a y a'ua Celada.
Tomar las temperaturas adecuadamente tratando de ,ue no suba por e(ecto
del medio ambiente* esto ocurre si sacamos el termmetro del calor)metro.
#.
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$l momento ,ue -a a reali2ar la titulacin se debe a0adir unas cuantas 'otas
de (enol(tale)na para poder obser-ar el cambio de coloracin de la sustancia.
n titulacin pesar exactamente el bi(talato de potasio y anotar el -olumen de
a'ua destilada* en la ,ue se disuel-e el bi(talato* para tener exactamente la
concentracin del bi(talato ya ,ue de esto dependen tambin las
concentraciones del "cido y base* titular adecuadamente (i+"ndose en el punto
de e,ui-alencia
CUESTIONARIO+
1., E'("ic#% $%-n& !o$% "o! di!&in&o! &i(o! d c#"o%! d n&%#"i/#cion
6os calores de neutrali2acin pueden determinarse por mediciones calorimtricasdirectas* a partir de mediciones en serie e(ectuadas sobre soluciones deconcentraciones (initas ,ue ro'resi-amente se -an diluyendo y extrapolando adilucin in(inita. Be indican a continuacin* al'unos -alores de calores deneutrali2acin basados en tal procedimiento7
HCl(ac)+LiOH(ac) LiCl(ac)+H2O ) H (25* C)=13680cal
HNO3(ac)+KOH(ac)KNO3 (ac)+H2 O ) H (25* C)=13675cal
H2
+O4 (ac)+KOH(ac)K2 +O4 (ac)+H2 O ) H (25 * C)=13673 cal
Absr-ese ,ue el calor de neutrali2acin de "cidos (uertes con bases (uertes ensolucin diluida* es pr"cticamente constante cuando 1 mol de a'ua se (orma en lareaccin. 6a explicacin de este CecCo reside en ,ue tanto los "cidos como lasbases (uertes y sus sales deri-adas est"n completamente disociadas en susrespecti-os iones cuando se Callan en solucin acuosa su(icientemente diluida.Desde este punto de -ista* una solucin diluida de ;!l consiste solamente en
&'
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iones ;E y !l en solucin acuosa y similarmente* una solucin diluida de @aA;consiste en iones @aE e A; en solucin acuosa. Despus de la neutrali2acin* lasolucin restante contiene solamente iones @aE y !l .
2., E!$"/c# "# %"#ci+n n&% 0 0U (#%# n# %#cci+n n 3#! 4#!o!#5 d&%in " 0 0U (#%# "# o$&nci+n d" #oni#co # (#%&i% d !!"n&o! n 3#! 4#!o!#.
Hna -e2 ,ue se Ca determinado , se puede determinar H usando la
si'uiente ecuacin7
H$eacci-"* = ,$eacci-"
* +(PV)
ara reacciones ,ue solamente in-olucran a slidos y l),uidos* ,(PV) y
H . , .
Bi al'uno de los reactantes o productos son 'ases* se puede i'norar el pe,ue0ocambio detemperatura ,ue se produce en el experimento del calor)metro y
(PV)= ( "/T)="/T
De modo ,ue7 H$eacci-"
* = ,$eacci-"* +(PV)
Donde " es el cambio en el nmero de moles de 'as de la reaccin 'lobal.
!onsideremos una reaccin en la ,ueN
2(g ) eH
2(g ) se disocian en "tomos* y
los "tomos se recombinan para (ormar NH3 (g) .
Be muestran los cambios de entalp)a asociados con las etapas indi-iduales y conla reaccin total7
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1
2N
2(g )
+3
2H
2(g)
NH3 (g)
*., Indi6 " (%ocdiin&o # !4i% (#%# d&%in#% " 0 d n# %#cci+n #&(%#&%#! di3%n&! d "# !&7nd#%.
6a entalpia de cada reactante y producto a la temperatura T esta relacionada consu -alor #%8.15 N ,ue tiene en cuenta la ener')a suministrada para calentar lasustancia Casta la nue-a temperatura a presin constante
6a primera inte'ral indica una O-ariable mudaP ,ue* por lo dem"s es i'ual a latemperatura. sta notacin es necesaria por,ue T aparece en el limite superior dela inte'ral. ;#%8.15/ es la entalpia absoluta a 1 bar y #%8.15 N. Bin embar'o*como no Cay -alores nicos de las entalpias absolutas * es til combinar lasecuaciones similares de los reactantes y productos con el (in de obtener lasi'uiente ecuacin para la entalpia de reaccin a la temperatura T7
&&
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-I-LIOGRAFIA
1. 8i%9 ENCICLOPEDIA DE TECNOLOGA QUMICAa. 1Q dicin en espa0ol* Hnin Tipo'r"(ica ditorial ;ispano
$mericana
#. Mic%o!o3& Enc#% 2;;>*,2;;? Mic%o!o3& Co%(o%#&ion.
3. MARON @ PRUTTONi. FUNDAMENTO DE FISICOQUIMICAii. d. 6imusa* @orie'a ditores* 1%%:.iii. "'s. ::5* :995.
. Cttp7.-axaso(tare.comdocSedu,uicalorespC#o.pd(
5. ANDBOO8 OF CEMISTR AND PSICSa. 84T; DITIA@ * D !R! RBB #3 #4
-
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AP0NDICE
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EPERIENCIA N2
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