UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN
MARCOS
FACULTAD DE CIENCIAS BIÓLOGICAS
ESCUELA ACADÉMICA PROFESIONAL DE CIENCIAS
BIOLÓGICAS
Guía de Prácticas de Laboratorio de Fisicoquímica
Trabajo en Grupo
Profesor: Agérico Pantoja Cadillo
Integrantes:
Bernales Oliden, Maria Pía 1510002
Fajardo Evangelista, Luis 1510006
Mendoza Lozano, Cindy 1510068
Soria Hilares, Cristian 1510024
Experimento N°2: Termoquímica
Semestre Académico 2015 – II
Termoquímica 2015 - II
ÍNDICE
I. RESUMEN...................................................................................3
II. OBJETIVOS.................................................................................4
III. FUNDAMENTO TEÓRICO..........................................................5
IV. MATERIALES Y REACTIVOS...................................................13
V. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL........................................14
1. Capacidad Calorífica del Calorímetro.....................................14
2. Calor de Neutralización de NaOH con HCl.............................15
VI. CÁLCULOS EXPERIMENTALES Y RESULTADOS.................17
1. Capacidad Calorífica del Sistema...........................................17
2. Calor de Neutralización...........................................................18
3. Calcule el porcentaje de error.................................................20
VII.DISCUSIÓN DE RESULTADOS................................................21
VIII.CONCLUSIONES.....................................................................22
IX. CUESTIONARIO.......................................................................23
X. BIBLIOGRAFÍA..........................................................................27
XI. ANEXOS....................................................................................28
2 Facultad de Ciencias Biológicas – E.A.P Ciencias Biológicas
Termoquímica 2015 - II
I. RESUMEN
En la siguiente práctica determinamos la cantidad de calor producida en
una reacción termoquímica.
La primera parte consta de hallar la capacidad calorífica de un calorímetro,
mezclando la misma cantidad de agua pero a diferentes temperaturas
(caliente y temperatura ambiente). El sistema gana calor y el agua caliente
lo pierde. Tomando la temperatura de equilibrio se halla la capacidad
calorífica del sistema.
La segunda parte consta de hallar el calor de neutralización; para esto
hallamos la normalidad corregida de la soda caustica (NaOH) valorándola
con Biftalato de potasio, luego con la normalidad corregida de la soda
caustica, titulamos el Ácido clorhídrico (HCl) y se calcula su normalidad.
Ya con las normalidades halladas, procedemos a calcular los volúmenes de
ácido y base necesarios para la neutralización.
Finalmente llevamos los volúmenes de la soda caustica y el ácido
clorhídrico al calorímetro y neutralizamos, tomando las temperaturas de
ambos y la temperatura de equilibrio.
Con la capacidad calorífica del sistema, las temperaturas, el volumen y la
masa, calculamos el calor en una reacción de neutralización.
3 Facultad de Ciencias Biológicas – E.A.P Ciencias Biológicas
Termoquímica 2015 - II
II. OBJETIVOS
Para el desarrollo de nuestra primera práctica de laboratorio, tendremos en
cuenta los siguientes objetivos:
Determinar el cambio térmico que acompaña a las reacciones químicas
de una neutralización entre una base, soda caustica (NaOH); y un ácido,
ácido clorhídrico (HCl).
Relacionar aspectos termodinámicos en la neutralización de un ácido
fuerte (HCl) y una base fuerte (NaOH).
4 Facultad de Ciencias Biológicas – E.A.P Ciencias Biológicas
Termoquímica 2015 - II
III. FUNDAMENTO TEÓRICO
Al comenzar el estudio de la termoquímica, es importante comprender de
manera precisa su campo de investigación así como sus conceptos
principales, algunos de ellos estrechamente relacionados con la
termodinámica. Dichos conceptos serán repasados de manera breve y
concisa.
“Sistema, frontera, entorno. Un sistema es aquella parte del universo
físico, cuyas propiedades se están investigando. El sistema está confinado
a un lugar definido en el espacio por la frontera que lo separa del resto del
universo. Se dice que un sistema es aislado, cuando la frontera evita
cualquier interacción con el medio exterior, por lo cual no produce efectos
observables sobre el entorno. Por el contrario, un sistema abierto permite el
paso de masa a través de la frontera, mientras que el cerrado no lo
permite. Las propiedades de un sistema son aquellos atributos que se
perciben por los sentidos o que pueden hacerse perceptibles mediante
ciertos métodos experimentales de investigación. Dichas propiedades se
dividen en medibles y no medibles”
“Estado de un sistema. Un sistema se encuentra en estado definido
cuando cada una de sus propiedades tiene un valor determinado”
“Cambio de estado, trayectoria, ciclo, proceso. Sometamos un sistema
a un cambio de estado desde un estado especifico inicial hasta un estado
especifico final”
“El calor es la transferencia de energía térmica entre dos cuerpos que
están a diferentes temperaturas.”
“La trayectoria del cambio de estado, se define especificando los estados
inicial y final.”
5 Facultad de Ciencias Biológicas – E.A.P Ciencias Biológicas
Termoquímica 2015 - II
“Un proceso es el método de operación mediante el cual se realiza un
cambio de estado.”
“La entalpía de una molécula se define como la cantidad significativa de la
energía interna almacenada en forma de enlaces químicos. Dicha energía
puede ser liberada o adquirida durante una reacción química, conforme los
enlaces se forman o rompen y mientras los reactantes se convierten en
productos. Comúnmente se representa por: ΔH.”
“Función de estado. Son variables de estado que tienen un valor único
para cada estado del sistema. Su variación sólo depende del estado inicial
y final y no del camino desarrollado. Son funciones de estado: Presión,
temperatura, energía interna, entalpía. NO lo son: calor, trabajo.”
Una vez aclarados algunos conceptos básicos, es posible definir y entender
el concepto principal:
La Termoquímica es la rama de la termodinámica que investiga el
flujo de calor hacia dentro o hacia fuera de un sistema en reacción y
deduce la energía almacenada en los enlaces químicos. Conforme los
reactantes se convierten en productos, el sistema puede absorber energía
o liberarla al medio. Para una reacción que tiene lugar a temperatura y
volumen constante, el calor que fluye del sistema es igual a ΔU de la
reacción. Para una reacción que tiene lugar a temperatura y presión
constantes, el calor que fluye del sistema es igual a ΔH de la reacción. La
entalpía de formación se define como el calor que fluye de un sistema en
una reacción entre elementos puros que da lugar a la formación de 1 mol
de producto. Como H es una función de estado la entalpía de reacción se
puede escribir como las entalpías de formación de los productos menos la
de los reactantes.
6 Facultad de Ciencias Biológicas – E.A.P Ciencias Biológicas
Termoquímica 2015 - II
Siempre que se lleva a cabo una reacción química hay un cambio térmico,
dependiendo este de la naturaleza, condición física y cantidad de los
reactantes. Para estudiar desde un punto de vista termoquímico una
reacción, se considera que el estado inicial lo constituyen los reactivos
puros y separados, y el estado final lo constituyen los productos de
reacción, también puros y separados. Las reacciones químicas pueden ser
clasificadas bajo dos conceptos:
a) De acuerdo al calor involucrado, tenemos reacciones de dos tipos
Exotérmicas y Endotérmicas:
Exotérmicas: Cuando la
reacción sucede con liberación
de calor (del centro hacia afuera).
Endotérmicas: Cuando la
reacción sucede con absorción
de calor (desde fuera hacia
dentro)
Toda sustancia posee una cantidad
de energía almacenada en sus
enlaces. Cuando la energía
contenida en los reactivos es mayor
que la contenida en los productos,
tenemos una reacción exotérmica
pues sucede liberación de energía.
Cuando la energía contenida en los
reactivos es menor que la contenida
en los productos, tenemos una
reacción endotérmica pues sucede
absorción de energía.
7 Facultad de Ciencias Biológicas – E.A.P Ciencias Biológicas
Termoquímica 2015 - II
Esa energía contenida en las sustancias recibe el nombre de entalpía
(H). La variación de entalpía para cierta reacción química está dada por
ΔH = HP – HR
Donde:
HP es la suma de las entalpías de los productos.
HR es la suma de las entalpías de los reactivos.
Cuando la reacción se realiza a presión constante el ΔH se llama calor
de reacción. En termoquímica es usual que se expresen las variaciones
de energía en las reacciones a través de kilocalorías (Kcal). La
kilocaloría es mil veces el valor de una caloría. Una caloría
corresponde a la cantidad de calor necesaria para elevar desde 14,5ºC
hasta 15,5ºC la temperatura de 1gr de agua. Otra unidad usual en
termoquímica es el Joule (J). Una caloría equivale a 4,18 Joules.
Cuando una reacción termoquímica no informa de los valores de
temperatura y presión, se sobre entiende que la misma se realice a
25ºC (o a 298 K), 1 atm y forma alotrópica y estado físico más usual del
elemento o compuesto. Esta condición se define como estándar en la
termoquímica.
b) De acuerdo al proceso químico involucrado, el calor puede ser de
neutralización, formación, reacción, combustión, etc.
Definiremos brevemente algunas de ellas, mientras que nos
explayaremos en aquellas que nos conciernen.
La Reacción Química de Formación:
Esta es la reacción que produce un mol de la sustancia a partir de
sus elementos en su forma más estable.
8 Facultad de Ciencias Biológicas – E.A.P Ciencias Biológicas
Termoquímica 2015 - II
Por ejemplo, la reacción de formación del propano, C3H8 (g) se
denota de la manera siguiente:
3 C (grafito) + 4H2 (g) → C3H8(g)
La entalpía de formación será el calor que se produce o que se
necesita para formar un mol de un compuesto a partir de sus
elementos en su forma más estable.
La entalpía estándar de formación, se denota de la manera
siguiente:
Nos indica el calor de formación de los compuestos para
condiciones estándares.
Calor de Combustión o Entalpía de Combustión:
Una reacción de combustión (completa) se realiza en presencia de
oxígeno gaseoso (O2) y produce dióxido de carbono (CO2) y agua
(H2O).
Se define Calor de combustión o entalpía de combustión, al calor
liberado por la combustión de 1 mol de sustancia en presencia de
suficiente oxígeno. Siempre las reacciones de combustión liberarán
calor, por lo tanto serán reacciones exotérmicas.
Calor de Reacción:
9 Facultad de Ciencias Biológicas – E.A.P Ciencias Biológicas
Termoquímica 2015 - II
Todas las reacciones químicas van acompañadas de un efecto
calorífico. Este efecto puede ser medido a presión o a volumen
constante, en el primer caso se mide la variación de la energía
interna y el trabajo, en tanto que en el segundo caso solo se mide
la variación en energía interna. El calor de una reacción
exotérmica, tiene convencionalmente signo (-), y el de una
endotérmica signo (+).
Los calores de reacción se miden en calorímetros a presión o a
volumen constante. Antes de iniciar una reacción química es
importante conocer si la reacción será exotérmica o endotérmica,
además de conocer la magnitud del calor liberado o el calor
absorbido en ella.
Entre muchas cosas, debemos conocer la cantidad de energía que
debemos suministrar para que la reacción se efectúe, o conocer la
cantidad de calor que generará la reacción, para poder seleccionar
el material de los recipientes en donde se va efectuar la reacción,
debemos evaluar si estos resistieran el calor liberado.
El calor de reacción puede ser hallado varias formas:
De manera experimental.
De manera teórica:
Q ganado=Q perdido
Q=mC e∆T
Donde: m = masa de sustancia
Ce = calor especifico de la sustancia
ΔT = cambio de temperatura de la sustancia
10 Facultad de Ciencias Biológicas – E.A.P Ciencias Biológicas
Termoquímica 2015 - II
Calor de Neutralización:
El calor de neutralización es definido como el calor producido
cuando un equivalente gramo de ácido es neutralizado por una
base. El calor de neutralización tiene un valor aproximadamente
constante, en la neutralización de un ácido fuerte con una base
fuerte, ya que en esta reacción se obtiene como producto en todos
los casos un mol de agua, que es formada por la reacción:
En cada una de las reacciones anteriores se obtienen 13,7 kcal.
Esta constancia en la entalpía de neutralización, se entiende
fácilmente cuando se recuerda que los ácidos y bases fuertes y las
sales, están completamente disociados en sus soluciones diluidas;
y, en tal consecuencia el efecto químico común a todas estas
neutralizaciones, que es sustancialmente el único cambio
responsable para el efecto térmico observado, es la unión de los
iones hidratados hidrógeno e hidroxilo para formar agua no
ionizada. O sea, si la ecuación anterior de neutralización la
escribimos en forma iónica, tenemos:
11 Facultad de Ciencias Biológicas – E.A.P Ciencias Biológicas
Ó
Termoquímica 2015 - II
Entonces, cancelando los iones comunes, tendríamos la
siguiente ecuación:
Esta constancia en la entalpía de neutralización no se mantiene en
la neutralización de soluciones de ácidos débiles por bases fuertes,
bases débiles por ácidos fuertes o de ácidos débiles por bases
débiles. Esto debido a que intervienen los calores de ionización y
de dilución respectivamente.
12 Facultad de Ciencias Biológicas – E.A.P Ciencias Biológicas
Termoquímica 2015 - II
IV.MATERIALES Y REACTIVOS
Para el siguiente experimento, necesitaremos:
1. Materiales:
Frasco de termo con tapón de corcho y agitador.
Termómetro de 0 a 100 °C.
Bureta.
Vasos.
Pipetas.
Erlenmeyers.
Probetas de 100 y 250 mL.
2. Reactivos:
Solución de NaOh ≈ 0,2N.
Solución de HCl ≈ 0,8N.
Biftalato de Potasio.
Fenolftaleína.
13 Facultad de Ciencias Biológicas – E.A.P Ciencias Biológicas
Termoquímica 2015 - II
V. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
1. Capacidad Calorífica del Calorímetro:
a. Arme el equipo que se muestra en la Figura 5.1.1.
Para este paso, dentro del Frasco Termo, colocamos la pera, el
agitador y un termómetro digital.
Con estos materiales formaremos el Calorímetro, el cual nos
ayudará a hallar la Capacidad Calorífica del Sistema.
b. Coloque 150 m de agua de caño en el termo y el mismo volumen
de agua helada (entre 2 y 8°C) o agua tibia (entre 30 y 40°C) en la
pera.
En este caso, utilizaremos agua de caño (fría) y agua tibia.
Para esto, calentamos un poco de agua en un vaso de
precipitamos, utilizando una cocinilla eléctrica, como se puede
apreciar en la Figura 5.1.2.
Mientras se calienta el agua tibia, utilizamos una probeta para
medir la cantidad requerida de agua de caño.
Luego la vertimos en el termo y lo mismo hacemos para el
agua tibia, vertiéndola finalmente en la pera (se recomienda
calentar un poco la probeta y la pera para no hacer variar
mucho la temperatura del agua).
c. Tome las temperaturas exactas de ambas aguas, e
inmediatamente abra la llave de la pera y deje caer el agua helada,
agitando constantemente. Anote la temperatura cuando esta tome
un valor constante.
En este paso hay que ser muy ágiles, puesto que el agua tibia
disminuye rápidamente su temperatura.
14 Facultad de Ciencias Biológicas – E.A.P Ciencias Biológicas
Termoquímica 2015 - II
Para conseguir una temperatura más exacta de ambas
muestras, utilizamos un termómetro digital.
En la sesión VI veremos cuáles fueron nuestros datos.
2. Calor de Neutralización de Solución ≈ 0,2N de NaOH con Solución ≈
0,8N de HCl:
a. Determine las concentraciones exactas de ambas soluciones,
valorando la base con biftalato de potasio y el ácido con la base.
Para este paso, primero medimos la masa del BK (Biftalato de
Potasio).
Luego, titulamos con una bureta para obtener el volumen
gastado de NaOH.
Este volumen lo utilizaremos luego para calcular la normalidad
de la soda. Este cálculo lo podemos ver en la sesión VI.2.
b. Empleando las concentraciones halladas en a., calcule los
volúmenes de las soluciones de hidróxido y de ácido necesarios
para producir la neutralización, tales que sumados den 150 mL.
Titulamos el HCl con la base para obtener el volumen gastado.
Este volumen lo utilizaremos luego para calcular la normalidad
del ácido. Este cálculo lo podemos ver en la sesión VI.2.
Para darnos cuenta de que hemos neutralizado correctamente
la solución, debemos presenciar un color rosado, el punto
medio entre el grosella de la base y el transparente del ácido,
el cual se puede ver en la Figura 5.2.1. Estos colores se
obtienen gracias al indicador ácido-base Fenolftaleína.
c. Coloque en el temo vacío el volumen de base calculado, y en la
pera el de ácido. Mida las temperaturas exactas de ambas
15 Facultad de Ciencias Biológicas – E.A.P Ciencias Biológicas
Termoquímica 2015 - II
soluciones. Deje caer el ácido sobre la base y mida la temperatura
como en 4.1.c.
Para este paso, debemos medir las temperaturas de ambas
soluciones.
Inmediatamente, se debe dejar caer el ácido sobre la base,
para hallar el punto de neutralización.
Los resultados se pueden ver en la sesión VI.2.
16 Facultad de Ciencias Biológicas – E.A.P Ciencias Biológicas
Termoquímica 2015 - II
VI.CÁLCULOS EXPERIMENTALES Y RESULTADOS
1. Capacidad Calorífica del Sistema:
En este paso se determinó la temperatura de equilibrio
experimentalmente, para luego calcular la Capacidad Calorífica del
Sistema.
a. La cantidad de calor perdida por el agua tibia, debe ser igual a la
cantidad de calor ganada por el agua de caño, junto al termo, el
agitador, termómetro y los alrededores.
b. Entonces, del balance del calor se tiene:
mCe (Tc−T e )=C '(T e−T f )
Donde:
m :Masao volumendel agua=150mL
C e :Calor específicodel agua=1
T c :Temperaturadel agua tibia ocaliente=40 °C
T e :Temperaturade equilibrio=32 ° C
T f :Temperaturadel agua fría odecaño=21,5 ° C
C ' :Capacidad Calorífica del Sistema
Calculando, obtenemos lo siguiente:
150×1× (40−32 )=C'× (32−21,5 )
150×8=C '×10,5
→C'=114,2857
c. La Capacidad Calorífica de todo el Sistema, incluyendo el agua
tibia, estará dada por C:
C=C '+m×C e
17 Facultad de Ciencias Biológicas – E.A.P Ciencias Biológicas
Termoquímica 2015 - II
Calculando, obtenemos lo siguiente:
C=114,2857+150×1
C=264,2857
2. Calor de Neutralización:
Se puede calcular a partir de la ecuación:
Q=C×(T 2−T 1)
n
Donde:
n :Númerodemoles de ácidoo debase que intervienenen lareacción
Para hallar la normalidad de la soda cáustica, se valoró con biftalato de
potasio. Así, se obtienen los siguientes datos:
W BK=0,2098; P .EBK=204,22gmol
; V gastado=7mL
N .C NaOH=W BK
P . EBK×V g→N .CNaOH=
0,2098204,22×7×10−3
N .C NaOH=0,14672N
Luego, se halla la normalidad del ácido clorhídrico, con los siguientes
datos experimentales:
N .C NaOH=0,14672; V HCl=3mL; V gastado=14,7mL
N .C NaOH×V g=V HCL× NHCL→N HCl=0,14672×14,7
3
18 Facultad de Ciencias Biológicas – E.A.P Ciencias Biológicas
Termoquímica 2015 - II
N HCl=0,71893N
Calculamos el Volumen de Ácido y de Base necesarios para producir la
neutralización, procurando que ambos volúmenes sumen 150 mL.
Na×V a=Nb×V b
0,71893×V a=0,14672× (150−V a )→V a=25,4237; V b=124,5763
Finalmente, hallamos el número de moles que intervienen en la reacción
(en teoría, debe ser igual para el ácido y para la base).
n=0,0182
T 1:Promedio de las temperaturasdel ácido y de labase
Se toman las temperaturas de ambas soluciones, obteniendo:
T HCl=21.6 °C ; T NaOH=21,0° C
Luego, las promediamos para obtener T1:
T 1=21,6+21,0
2→T1=21,3° C
T 2:Temperaturade equilibrio
Luego de la titulación, se calcula la temperatura de equilibrio de ambas
soluciones, la cual fue:
T 2=T equilibrio=22 °C
C :Capacidad Calorífica del Sistema=264,2857
19 Facultad de Ciencias Biológicas – E.A.P Ciencias Biológicas
Termoquímica 2015 - II
Entonces, reemplazando en la ecuación inicial, tenemos:
Q=264,2857× (22−21,3 )
0,0182→Q=264,2857×0,7
0,0182
∴Q=10164,835
3. Calcule el porcentaje de error respecto al valor teórico y el valor
obtenido en el paso anterior.
a. Se usa la siguiente fórmula:
%E=(V teór−V exp )V teór
×100
b. El valor teórico se halla de las dos entalpías dadas:
26−1826−22
=13360−1370013360−V t
→8×V t=108240
V t=13530
c. Reemplazando en la fórmula inicial obtenemos:
%E=13530−10164,483513530
=24,87%
20 Facultad de Ciencias Biológicas – E.A.P Ciencias Biológicas
Termoquímica 2015 - II
VII.DISCUSIÓN DE RESULTADOS
El primer experimento nos sirvió para hallar la capacidad calorífica del
sistema. Por lo tanto, la razón por la cual realizamos este paso, fue
para conocer un valor que nos pide nuestra fórmula:
Q=C×(T 2−T 1)
n
El segundo experimento también nos sirvió para conocer otros valores.
Hallamos un porcentaje de error de 24, 87%.
Este error puede haberse dado por diversos factores cálculos erróneos
o erróneas obtenciones de temperaturas.
Sin embargo, hay otros factores que pueden ocurrir si no se tienen los
cuidados debidos en el transcurso de los dos pasos, como por ejemplo:
Toma de las temperaturas del agua de caño o tibia cuando no eran
constantes.
No medir correctamente la masa del Biftalato de Potasio (sobre
todo, al no tener cuidado en el uso de la balanza analítica).
Obtención de un volumen gastado no correspondiente.
Toma de las temperaturas del ácido o de la base e incluso la de
equilibrio cuando sus valores no eran constantes.
Realización de malos cálculos al momento de hallar la normalidad,
y el volumen del ácido o de la base. Igualmente también al
momento de hallar el número de moles de ambas soluciones.
21 Facultad de Ciencias Biológicas – E.A.P Ciencias Biológicas
Termoquímica 2015 - II
VIII. CONCLUSIONES
Luego de vivida nuestra experiencia en el laboratorio, y ya culminando el
presente informe, se ha podido llegar a diferentes conclusiones acordes al
tema realizado:
En el proceso de intercambio calorífico no hay transformación de
energía. Una parte de la energía interna del cuerpo caliente se transmite
al cuerpo frio.
En la determinación de la cantidad de calor que se produce en
reacciones de neutralización de ácidos fuertes y bases fuertes, este
debe ser constante, y en todas las reacciones es un proceso exotérmico,
ya que tanto los ácidos como las bases fuertes están completamente
disociados en sus respectivos iones cuando se están en solución acuosa
suficientemente diluida.
La mayoría de los cambios físicos y químicos, incluido los que tienen
lugar en los sistemas vivos, ocurren en condiciones de presión constante
de la atmósfera. Para medir el calor absorbido o liberado por un sistema
durante un proceso a presión constante, los químicos utilizan una
propiedad denominada Entalpía.
22 Facultad de Ciencias Biológicas – E.A.P Ciencias Biológicas
Termoquímica 2015 - II
IX.CUESTIONARIO
1. ¿Cuáles son las reglas que se deducen de la Ley de Hess? Dar
ejemplos.
La regla de Hess nos dice:
Si una serie de reactivos reaccionan para dar una serie de productos,
el calor de reacción liberado o absorbido es independiente de si la
reacción se lleva a cabo en una, dos o más etapas». Entonces, se
entiende que si la reacción ocurre en más de una etapa, la liberación
de calor es independiente. Del número de etapas en las que sucede
la reacción.
Ejemplo: Sintesis de NaCl a partir de Na y CL a 25ºC
Método 1
Na(s )+H 2O(l )→NaOH (s)+12H 2(g )
∆ H=−139,78KJ /mol
12H 2(g )+
12Cl2 (g)→HCl(g)
∆ H=−92,31KJ /mol
HCl(g)+NaOH (s)→NaCl(s)+H 2O(l) ∆ H=−179,06KJ /mol
Na(s )+12Cl2 (g)→NaCl(s)
∆ H=−411,15 KJ /mol
23 Facultad de Ciencias Biológicas – E.A.P Ciencias Biológicas
Termoquímica 2015 - II
Método 2
12H 2(g )+
12Cl2 (g)→HCl(g)
∆ H=−92,31KJ /mol
Na(s )+HCl(g )→NaCl(s)+12H 2(g )
∆ H=−318,84KJ /mol
Na(s )+12Cl2 (g)→NaCl(s)
∆ H=−411,15 KJ /mol
Cómo podemos ver, la entalpía (liberación o absorción de calor) no
varía a pesar de haber realizado 2 maneras distintas de obtener la
síntesis, siguiendo la Ley de Hess.
2. Explique el efecto de la temperatura sobre el calor de reacción.
Indique las ecuaciones correspondientes.
Para responder a esta pregunta, explicaremos la ley de Kirchoff:
“El calor de reacción es la diferencia entre la suma de entalpías de
los reactivos y de los productos de la reacción, pero como unos y
otros difieren en el color que absorben al variar de temperatura, por
ser distinta su capacidad calorífica, el calor de reacción varía con la
temperatura. Si la capacidad calorífica de los reactivos es mayor que
la de los productos, el calor de reacción será mayor a temperatura
más elevada y, a la inversa, si es mayor la de los productos, el calor
de reacción disminuirá al elevar la temperatura. La ley de Kirchhoff
dice que: la variación de la cantidad de calor producida en una
reacción química, por cada grado que se eleva la temperatura, es
igual a la diferencia entre la suma de las capacidades caloríficas
molares de los reactivos y de los productos de la reacción”.
24 Facultad de Ciencias Biológicas – E.A.P Ciencias Biológicas
Termoquímica 2015 - II
Para la ecuación, siendo H la entalpía, CP la capacidad calorífica a
presión constante y T la temperatura, se obtiene:
∫dH=∫CPdT
Si CP es constante
ΔH=CpΔT
Si CP es función de la temperatura
Cp=Cp(T)
Obtenemos una relación para el cambio de la capacidad calorífica a
lo largo del proceso:
dHdT (productos )
− dHdT (reactivos)
=CP productos−CPreactivos=∆CP
3. Definir los siguientes términos termodinámicos: proceso, cambio
de estado, proceso cíclico y proceso reversible.
Proceso:
Un proceso termodinámico es el cambio de estado de un sistema a
otro. Por ejemplo: proceso adiabático, cambio de estado del sistema
en donde no ingresa ni sale calor.
25 Facultad de Ciencias Biológicas – E.A.P Ciencias Biológicas
Termoquímica 2015 - II
Cambio de estado:
Cambio de estado es el proceso mediante el cual las sustancias
pasan de un estado de agregación a otro. El estado físico depende
de las fuerzas de cohesión que mantienen unidas a las partículas. La
modificación de la temperatura o de la presión modificará dichas
fuerzas de cohesión pudiendo provocar un cambio de estado.
Proceso cíclico
Es aquel en el que el estado inicial es igual al estado final, por
ejemplo en ciclo de Carnot.
Proceso reversible:
El cambio de estado se da mediante una serie de etapas en el
equilibrio. Es muy difícil e hipotético (eficiencia máxima) por ejemplo
el ciclo de Carnot.
26 Facultad de Ciencias Biológicas – E.A.P Ciencias Biológicas
Termoquímica 2015 - II
X. BIBLIOGRAFÍA
Castellan, Gilbert W. Fisicoquímica (versión en inglés de Physical
Chemistry) Tercera Edición. México, 1998.
Pons Muzzo, Gaston. Fisicoquímica. Octava Edición. Lima, Perú, 2008.
Chang, Raymond. Fisicoquímica con Aplicaciones a la Biología. Versión
en español de la Séptima Edición. México, D.F., 2002.
http://joule.qfa.uam.es/beta-2.0/temario/tema6/tema6.php (Fundamentos
de Termodínamica. Termoquímica.) – (Revisado: 15/09/15)
http://www.quimicayalgomas.com/quimica-general/termoquimica-y-
termodinamica/termoquimica-ley-de-hess/ (Termoquímica – Ley de
Hess) – (Revisado: 15/09/15)
https://www.youtube.com/watch?v=4DWx7U6X21s (Termoquímica,
Capítulo 1: Introducción a la termodinámica química. Sistemas
termodinámicos) – (Revisado: 17/09/15)
27 Facultad de Ciencias Biológicas – E.A.P Ciencias Biológicas
Termoquímica 2015 - II
XI.ANEXOS
28 Facultad de Ciencias Biológicas – E.A.P Ciencias Biológicas
Figura 5.1.1: Equipo del Calorímetro.
Figura 5.1.2: Calentamiento del agua en una Cocinilla Eléctrica.
Termoquímica 2015 - II
29 Facultad de Ciencias Biológicas – E.A.P Ciencias Biológicas
Figura 5.2.1: Neutralización del NaOH con HCl.