Informe 2 FQA1 UNMSM TERMOQUIMICA

8/16/2019 Informe 2 FQA1 UNMSM TERMOQUIMICA

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ContenidoResumen........................................................................................................ 2

Introducción................................................................................................... 3

Principios Teóricos.......................................................................................... 4

Detalles Experimentales................................................................................7

Materiales................................................................................................... 7

Reactivos.....................................................................................................7

Procedimiento Experimental.....................................................................1

Ta!las de Datos " Resultados Experimentales.............................................11

#n$lisis de Resultados..................................................................................14

%onclusiones................................................................................................ 14&i!lio'ra(a...................................................................................................1)


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ResumenEn este in*orme se a!orda el tema de la termo+u,mica- se a!la so!re loscam!ios t/rmicos +ue acompa0an a las di*erentes reacciones +u,micas. oprimero es determinar la capacidad calor,(ca del sistema utili ando a'uaelada " a'ua a temperatura am!iente. Posteriormente se allan los caloresdel neutrali ación utili ando a 5 " 5%l . 6inalmente se calcula el calor dereacción del %u o4.)52 con inc met$lico en polvo. os resultados indican+ue la capacidad del sistema allada es correcta por lo +ue los erroresporcentuales respecto al calor de neutrali ación son !a8os- en cam!io loserrores del calor de reacción o!tenidos son mu" altos pero se compro!ó +ueam!as reacciones son exot/rmicas- por lo tanto existe un cam!io t/rmico


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Introduccióna Termo+u,mica estudia los intercam!ios de ener',a +ue acompa0an a lasreacciones +u,micas. Es un ec o experimental +ue en toda reacción+u,mica a" una variación de ener',a- mani*estada normalmente por laemisión o a!sorción de calor. El estudio de estas variaciones de ener',a eso!8eto de la Termo+u,mica- " de su importancia puede darnos idea el ec ode +ue no sólo a" muc as reacciones 9en especial las de com!ustión: +uetienen como ;nico o!8etivo el aprovec amiento de la ener',a desprendida-sino +ue tam!i/n la espontaneidad de una reacción viene determinada porvaria!les termodin$micas.91:


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Principios Teóricos

#ntes de comen ar con termo+u,mica aclaremos al'unos conceptos<

Sistemas y tipos de sistemas

=n sistema es cual+uier espacio o material en el +ue se desea en*ocar laatención- es decir- es una porción aislada o limitada del universo +ue sesomete a investi'ación. Es una parte pe+ue0a del universo +ue se a,sla parasometerla a estudio. El resto se denomina E T R . El entorno9alrededores o medio am!iente: es el resto del universo externo al sistema.

5a" tres tipos de sistemas<

I TEM# #&IERT I TEM# %ERR#D I TEM# #I #DPuede intercam!iar masa "

ener',a con su entorno.Permite la

trans*erencia deener',a 9calor:- perono de masa con su

entorno.

o permite latrans*erencia de

masa ni de ener',a.

92:

Calor

El calor es a+uello +ue siente un ser vivo ante una temperatura elevada. a*,sica entiende el calor como la ener',a +ue se traspasa de un sistema a otroo de un cuerpo a otro- una trans*erencia vinculada al movimientode mol/culas- $tomos " otras part,culas.

En este sentido- el calor puede 'enerarse a partir de una reacción+u,mica 9como la com!ustión:- una reacción nuclear 9como a+uellas +ue sedesarrollan dentro del ol: o una disipación 9"a sea mec$nica- *ricción- oelectroma'n/tica- microondas. 93:

Capacidad Calorifca

a capacidad calor,(ca- c- o calor espec,(co- es la ener',a calor,(canecesaria para aumentar 1>% o 1? 9si a!lamos de incrementos es lomismo: la temperatura de 1@' de masa de una sustancia a una presión de1 13 Pa- En el I se expresa en AB@'C? " es una propiedad caracter,stica delas sustancias.

En 'eneral- conociendo la masa de sustancia- m- la variación detemperatura +ue experimenta- T- " su capacidad calor,(ca espec,(ca sepuede calcular la ener',a calor,(ca intercam!iada o trans*erencia de calor-- se';n la *órmula<

Q=m·c·ΔT


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Donde<

m F masa de la sustancia

c F capacidad calor,(ca espec,(ca 9AB?C@':

T F T* G Ti 9temperatura (nal menos temperatura inicial del sistema: 94:

Termoquímica

Termo+u,mica 9del 'r. t ermos- calor " +u,mica: es una rama de la *,sica

+u,mica +ue trata de los cam!ios t/rmicos asociados a las trans*ormaciones+u,micas " *,sicas. u o!8etivo es la determinación de las cantidades deener',a calor,(ca cedida o captada en los distintos procesos " el desarrollode m/todos de c$lculo de dic os rea8ustes sin recurrir a la experimentación.9):

Desde un punto de vista practico es esencial conocer si en una reacciónespeci(ca a" a!sorción o desprendimiento de calor " en +ue proporción a(n de a"udar a su remoción o de suministrar el +ue sea necesario. Resultaimperioso estudiar la determinación experimental de los calores dereacción- tanto como los principios termodin$micos para evaluar loscam!ios sin recurrir a la experiencia.

Existen tipos de reacciones termo+u,micas<

A !e acuerdo al calor in"olucrado#

Reaccione endot/rmica

on a+uellas reacciones donde se a!sor!e calor- esto si'ni(ca +ue laener',a de las mol/culas de las sustancias resultantes o productos 9EP:es ma"or +ue la ener',a de las mol/culas de las sustancias

reaccionantes 9ER:.

El medio donde ocurre este tipo de reacción se en*r,a.

Reaccione exot/rmica

on a+uellas reacciones donde se li!era calor- esto si'ni(ca +ue laener',a de las mol/culas de las sustancias resultantes o productos 9EP:es menor +ue la ener',a de las mol/culas de las sustanciasreaccionantes 9ER:.

El medio donde ocurre este tipo de reacción se calienta.$ !e Acuerdo al proceso in"olucrado


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#un+ue a nivel microscópico !asta considerar tres tipos de reacción 9almenos de reacciones !inarias- +ue son con muc o las m$s *recuentes:<

Hde *ormación< # &F#&

Hde isomeri ación< # MF#J M

Hde descomposición< #& J MF# & M

9Donde J denota comple8o activado: Macroscópicamente se usa otraclasi(cación para centrar el inter/s pr$ctico< reacciones de com!ustión-de neutrali ación- de reducción- de *ormación- de dilución- etc. 9K:

El calor desprendido puede ser de com!ustión- de *ormación - dilución -idratación - solución " neutrali ación

Calor de Reacción

El c$lculo de calor de reacción- propiedadextensiva. #ntes de iniciar una reacción +u,mica es importante conocersi la reacción ser$ exot/rmica o endot/rmica- adem$s de conocer lama'nitud del calor li!erado o el calor a!sor!ido en ella. in este valor-no se podr$ iniciar nin';n proceso +u,mico a escala industrial.Entre muc as cosas- de!emos conocer la cantidad de ener',a +uede!emos suministrar para +ue la reacción se e*ect;e- o conocer lacantidad de calor +ue 'enerar$ la reacción- para poder seleccionar elmaterial de los recipientes en donde se va e*ectuar la reacción- de!emosevaluar si estos resistieran el calor li!erado.

Es el estado en el +ue se i'ualan las temperaturas de dos cuerpos +ueinicialmente ten,an di*erentes temperaturas. #l i'ualarse lastemperaturas se suspende el Lu8o de calor- " el sistema *ormados poresos cuerpos lle'a a su e+uili!rio t/rmico.Por e8emplo- si pone tienes un recipiente con a'ua caliente- " otro cona'ua *r,a- a trav/s de sus paredes se esta!lecer$ un Lu8o de ener',acalor,(ca- pasado un tiempo- la temperatura del a'ua en am!osrecipientes se i'ualar$ 9por o!ra de las trans*erencias de calor- en este

caso del a'ua m$s caliente a la m$s *r,a- tam!i/n por contacto con elaire del medio am!iente " por evaporación:- pero el e+uili!rio t/rmico loalcan ar$n cuando am!as masas de a'ua est/n a la misma temperatura.97: 9 :


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!etalles %&perimentalesMateriales 6rasco Termo con tapones " a'itador Termómetro Electrónico &ureta de 2) m 2 vasos de precipitado 92) " 1) m : 2 pro!etas 91 " 1) m : Pipeta 93 m : 2 erleme"ers de 1) m

Reactivos 9N:91 :911:• a 5 -2 aprox.


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• 5%l -


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• &i*talato de Potasio al 1O


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Procedimiento Experimental

Capacidad Calorífca del Calorímetro


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Primero se allo la capacidad del termo 9calor,metro: utili ando a'uaelada " a'ua a *r,a -poniendo el a'ua elada en una pera " el a'ua*r,a en el termo -lue'o se de8o caer r$pidamente el a'ua elada en eltermo 9todo cerrado con un tapón :- se a'ito " se procedió a medir latemperatura.

!eterminación del Calor de 'eutrali(ación entre 'a)* y *Cl

ue'o se procedió a la si'uiente experiencia +ue era allar el calor deneutrali ación del a 5 con 5%l.e empe ó por allar la verdadera concentración de a 5 " se titulocon biftalato de potasio y unas gotas de fenolftaleína.Luego de haber hallado la concentración del NaOH se procedió a titular con 3 mL. de HClpara hallar su verdadera concentraciónFinalmente se puso al hidró ido en el termo y al acido en la pera!la cantidad de cada unodependía de sus concentraciones" ambos debían neutrali#arse usando solo 3$$ mL% y se

procedió a agitar y a medir la temperatura de e&uilibrio

Calor de Reaccion de CuS) +,-* . ) con /inc 0etalico

La 'ltima e periencia fue calcular el calor de reacción del Cu(O).*H+O con el ,n met-lico"se colocaron + * mL de agua destilada en el termo y se a/adieron * gramos de sulfato decobre al agua " luego con el 3"+* gramos de #inc ya pesados se a/adieron al termo y secerró r-pidamente el termo " se procedió a agitar y a medir la temperatura de e&uilibrio.

Ta1las de !atos y Resultados %&perimentalesTa1las de !atos %&perimentales


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Ta1la '23Condicione

s%&perimen

tales de4a1oratori

oP 9mm5': 7)K

T 9 %: 24 %O5R N7O

Ta1la '2.,5 Capacidad Calorífcadel Calorímetro

Temperatura * . )6ria

24-4 %

Temperatura * . )*elada

K-) %

Temperatura deE+uili!rio

1K-3 %

Ta1la '2.,3,5 7olumen deTitulacion

C, de Reacti"os

Masa de &i*talato dePotasio -12) ' #l 1O

a 5 3-4m con &6?B13-1 m con acido

-1 1

5%l 3 m -7N3N

Ta1la '2.,3,3 7olumenes8tili(ados

Temperaturas dereacti"os

a 5 244-1 17m . 2) %5%l ))- N 3m . 24-N %

Temperatura deE+uili!rio 2K- %

Temperatura

Promedio24-N) %

Ta1la '2.,. Calor deReacción

Cantidad8tili(ada

TemperaturaCuS) +,-* . )

24-3 % )'

Temperatura Qn9am!iente: 24-3 % 3-2)'


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Temperatura deE+uili!rio

3N-K % x

Ta1la '2 9,5 : !atos Teóricos;3.

Calores de Reacción

%alor de eutrali ación H13-K ?cal%alor de Reacción H)1- 2?cal

Ta1la '2+ Resultados Resultados%&perimentales

< de %rror

%apacidad %alor,(cadel istema 331-4 1) cal° c x

%alor de eutrali ación − 13,780 Kcal .73O

%alor de Reacción − 252,905 Kcal 3 O

E8emplo de %$lculos

A, *allando la capacidad calorífca del sistema

(150 g ) (16,3 − 6,5 )° C (1 calg ° c )= C ´ (24,4 − 16,3 )°C C ' = 181,4815 cal°cC =

181,4815 cal° C

+ 150 g(1 calg ° C )C = 331,4815 cal

° c

$, *allando el calor de neutrali(ación3, Titulación del 1i talato de potasio con 'a)*

0.1262204.22

= N NaOH x(3,4 x 10− 3 ) N NaOH = 0,1818

., 'eutrali(ación del *Cl

0,1818 x(13,1 mL)= N HCl x (3 mL) N HCl = 0,7939


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9, Cantidad de Acido y $ase utili(ada para la neutrali(ación0,1818 x V NaOH = 0,7939 x(300 − V NaOH ) 0,9757 V NaOH = 238,17

V NaOH = 244,10 mL V HCl = 55,89 mL

+, Calor de 'eutrali(ación

Q =331,4815 (26,8 − 24,95 )

0,0445Q =− 13780,6916 cal

gmol

C, *allando el Calor de Reacción

C T = 331,4815 +6 ca l

mol°C x

1 molZn65,4 g

x 3,2106 g +6 cal

mol°C x

1 molCu63,5 g

x 5,001 g

C T = 332.248

Q =332,248 (39,6 − 24,3 )

0,0201Q =− 252905,194 cal

gmol


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An>lisis de Resultadose lo'ro allar la capacidad del sistema +ue era lo necesario para poderlue'o allar los di*erentes calores de las si'uientes experiencias- es decirnosotros tomamos nuestra capacidad del sistema como un dato correcto- espor eso +ue no podemos allar un O de error- adem$s +ue necesitar,amos

de un n;mero ma"or de veces pro!ando la capacidad del sistema de lamisma manera para poder allar un promedio lo cual nos dar,a una medidam$s exacta.

o!re la experiencia del calor de neutrali ación como se o!serva en la ta!la4 se o!tuvo un porcenta8e de error menor al 1O - es decir el dato

experimental o!tenido es un dato veros,mil. Esta operación no u!ierao!tenido un porcenta8e de error tan pe+ue0o si la capacidad del sistema nou!iera sido !ien medida- es decir +ue este pe+ue0o error experimentalcorro!ora nuestro dato de la capacidad del sistema. #dem$s podemos ver+ue el calor li!erado por la reacción de neutrali ación no es tan *uertepor+ue las concentraciones de los reactivos son !a8as 9ta!la 2.1. : por locual la reacción no *ue violenta.

Por ;ltimo tenemos el calor de reacción con el sul*ato de co!re " el cinc - enesta experiencia o!tuvimos datos mu" di*erentes con respecto de losvalores teóricos -nuestra m$xima de temperatura o!tenida *ue de 3N-K % -pero con ese resultado o!tuvimos un error de 3 O - +ue es demasiado alto- *ue un error 'rave 9causado por la mala medición:- no podemos decir +ue*ue un error aleatorio "a +ue el termómetro estuvo tra!a8ando de *ormanormal en las anteriores experiencias. o +ue s, sa!emos es +ue es una

reacción exot/rmica de!ido a +ue es una reacción de despla amientopor+ue el inc despla a al co!re por una reacción t/rmica

Conclusiones

%omo resultado de la experiencia reali ada en el la!oratorio- es posi!leconcluir +ue la reacción +u,mica viene acompa0ada de un cam!io t/rmico


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"a sean exot/rmicas o endot/rmicas.El calor li!erado o a!sor!ido depender$ muc o de la naturale a de losreactantes- es decir una !ase *uerte con un acido *uerte li!erara m$s calor+ue si se tratara de un acido o una *uerte- adem$s de eso tam!i/n inLuir$las concentraciones.

$i1lio?rafa

91: ttp


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