Reporte 2 Q4
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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
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3, Barcelona, ice de la Universitat Autnoma de Barcelona/Vice-
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
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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