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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA QUÍMICA

LABORATORIO DE QUÍMICA GENERAL II Docente: José Humberto Soriano Francia Tema: CALORIMETRIA Integrantes:     

Amao Asencios, Jackeline Nicoll Huamani Luna, Geraldine Avila, Fiorella Silupú Aponte, Nayeli Visitación Torres, Miriam Ines

BELLAVISTA, 04 DE MAYO DEL 2018

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INDICE: I. II. III.

Introducción Objetivos Fundamento Teórico 3.1.- Calor y Capacidad Calorífica 3.2.- Calor Específico 3.3.- Entalpía 3.3.1.- Tipos de Entalpía 3.4.- Reacciones Exotérmicas 3.5.- Reacciones Endotérmicas 3.6.- Energía de activación

IV. V. VI.

Parte Experimental Conclusiones Recomendaciones

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I.

INTRODUCCIÓN

Como parte del laboratorio del curso de química general II, en esta oportunidad veremos la complicidad que se tiene en el manejo calorimétrico con las experiencias explicadas a continuación. Observaremos la relación que contiene la entalpía con las temperaturas, debido al descenso o aumento de la temperatura. Así mismo, ampliaremos nuestro conocimiento, aplicando a la práctica nuevas formas de determinar el comportamiento de una reacción, de acuerdo a sus propiedades entálpicas Podremos observar con mayor detalle aquellas propiedades de la energía de activación que se darán a conocer en nuestro fundamento teórico. Debido al buen manejo de nuestros instrumentos y equipos a utilizar, así mismo, de la precisión de nuestros cálculos podremos asegurar que los resultados obtenidos serán con un mínimo porcentaje de error

II.

OBJETIVOS 2

 Calcular la cantidad de calor que cede o absorbe un cuerpo, para alcanzar el equilibrio térmico.  Determinación del calor específico de una sustancia.  Determinación del cambio de entalpía en procesos (mezcla de substancias, reacción química., disolución, etc.)  Medir las temperaturas de los reactivos y en relación a ello predecir su comportamiento.

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III.

FUNDAMENTO TEÓRICO

III.1. CALOR El calor es la transferencia de energía entre diferentes cuerpos o diferentes zonas de un mismo cuerpo que se encuentran a distintas temperaturas. Este flujo siempre ocurre desde el cuerpo de mayor temperatura hacia el cuerpo de menor temperatura, ocurriendo la transferencia de calor hasta que ambos cuerpos se encuentren en equilibrio térmico. La energía puede ser transferida por diferentes mecanismos, entre los que cabe reseñar la radiación, la conducción y la convección. La condición esencial para que exista calor es que de haber diferencia temperaturas en 2 sustancias, es decir:

CALORIMETRÍA: En el laboratorio, los cambios de calor de los procesos físicos y químicos se

miden

con

un

calorímetro,

recipiente

cerrado

diseñado

específicamente para este propósito. Es estudio de la calorimetría, la medición de los cambios de calor, depende de la compresión de los conceptos de calor específico y capacidad calorífica, por lo cual se consideran en primer término III.2.

Capacidad Calorífica y Calor Específico

El calor específico (Ce) de una sustancia es la cantidad de calor que se requiere para elevar un grado Celsius la temperatura de un gramo de la sustancia Sus unidades son J/g·ºC. La capacidad calorífica (C) de una sustancia es la cantidad de calor que se requiere para elevar un grado Celsius la temperatura de determinada cantidad de sustancia. Sus unidades don J/ºC. 4

El calor específico es una propiedad intensiva, en tanto que la capacidad calorífica es una propiedad extensiva. La relación entre capacidad calorífica y calor específico de una sustancia es: C=m x Ce Donde m: es la masa de la sustancia en gramos Si se conoce el calor específico y la cantidad de una sustancia, entonces el cambio en la temperatura de la muestra (∆t) indicará la cantidad de calor (q) que se ha absorbido o liberado en un proceso en particular. Las ecuaciones para calcular el cambio de calor están dadas por ∆t x Ce x m = q Donde ∆t es el cambio de temperatura: ∆t=TFINAL-TINICIAL

El convenio para que el signo de q es igual que para el cambio de entalpía; q es positiva para procesos endotérmicos, y negativo para procesos exotérmicos.

III.3.

Reacciones Exotérmica

Se denomina reacción exotérmica a cualquier reacción química que desprenda energía, ya sea como luz o calor o lo que es lo mismo: con una variación

negativa

de

la

entalpía;

es

decir:∆H0

La descomposición química del agua en hidrógeno y oxígeno. La fotosíntesis de las plantas. La producción de ozono.

III.5.

Energía de Activación

6

La

Energía

de

Activación

(Ea)

definición, es

la

cantidad

de

energía necesaria para que una o las moléculas llegue al estado de transición. La energía de la que hablábamos en el post de Teoría de las Colisiones que era necesaria para que ocurriera la reacción era esta. Si las moléculas no tienen la cantidad necesaria de Energía de Activación al momento del choque la reacción no puede ocurrir. Si las especies reaccionantes tiene la cantidad de energía suficiente para ascender por la barrera energética tendremos una reacción química. Cuando los elementos existentes en la reacción pasan de reaccionantes a productos se produce un desprendimiento de energía.

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IV.

PARTE EXPERIMENTAL

MATERIALES:    

Tubo de Ensayo Mechero de Bunsen Vaso Precipitado Balanza Analítica

  

Termómetro Luna de Reloj Pinza Metálica

  

H20 NH4CL Cinta de Magnesio

REACTIVOS    

HCl (6M) NaOH (6M) Aluminio(Sólido) H2SO4

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PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL 1.- Primera Experiencia Añadimos 1 ml de HCL (6M) con 1ml de NaOH (6M) RX: HCl(L) + NaOH(L) (EXOTÉRMICO) To=25°C

NaCl(L) + H2O(L)

ΔH= −¿

Tf=35°C

Debido al signo de la entalpia percibimos que la reacción es “EXOTÉRMICA”, la cual se evidencia con el aumento de temperatura como en esta experiencia.

2.- Segunda Experiencia: Añadimos 2 ml NaOH(6M) con 0.1 g de Aluminio (S) RX: 6NaOH + 2Al(S) (EXOTÉRMICO) To=23°C

2Na3AlO3 + 3H2

ΔH= −¿

Tf=30°C

Debido al signo de la entalpia percibimos que la reacción es “EXOTÉRMICA”, la cual se evidencia con el de temperatura como en esta experiencia.

3.- Tercera Experiencia Añadimos 0.5 ml H2SO4 (6M) con 5ml de H2O RX H2SO4 (L) + H2O (L) HSO4- + H2O

To= 23°C

HSO4-+ H3O+ H3O+ + SO4 2-

ΔH=

(ENDOTÉRMICO)

ΔH= (EXOTÉRMICO) Tf=30°C

La segunda reacción es una reacción de equilibrio y es REVERSIBLE. El ácido sulfúrico se considera fuerte porque dona fácilmente el primero de sus dos hidrógenos. El ácido sulfuroso es un ácido débil y no se ionizará por completo

Debido al signo de la entalpia percibimos que la reacción es “ENDOTÉRMICA”, la cual se evidencia con el de temperatura como en esta experiencia.

4.- Cuarta Experiencia Añadimos 1gr de NH4Cl con 3ml de H2O REACCIÓN: NH4Cl + H2O To= 23°C

H3O+ + NH3 + CL-

ΔH= (ENDOTÉRMICO) Tf=20°C

Debido al signo de la entalpia percibimos que la reacción es “ENDOTÉRMICA”, la cual se evidencia con el de temperatura como en esta experiencia.

5.- Quinta Experiencia

Añadimos 2ml de H2O con granalla de NaOH(S) REACCIÓN NaOH + H2O To=

+1

Na

+ OH −1

23°C

ΔH= (EXOTÉRMICA) Tf=32°C

Debido al signo de la entalpia percibimos que la reacción es “EXOTÉRMICA”, la cual se evidencia con el Ascenso de temperatura como en esta experiencia

6.- Sexta Experiencia

: Energía de Activación

Con la ayuda de una cinta de Magnesio, la cual hicimos reaccionar con el oxígeno mediante calcinación por el mechero de bunsen, obtendremos “ÓXIDO DE MAGNESIO”

V.

CONCLUSIONES

 Al finalizar este laboratorio es importante señalar que en toda reacción química existe algunos parámetros físicos que determinan cierta energía entre el sistema y el entorno, lo que es esencial para analizar su espontaneidad bajo ciertas condiciones de presión o temperaturas.  Comprendimos que en la relación de estas sustancias habrá una que cede calor, aquella siempre es, cualquier metal bien sea el (aluminio, cobre, hierro, etc.) y otra que absorbe el calor, por supuesto estamos hablando del agua.  Entendimos que un cambio de temperatura está ligado a un cambio químico, como por ejemplo el cambio de temperatura de solido a liquido (el hielo convertido en agua, esto se debe al ambiente en que se encuentra la sustancia, o por factores externos que permiten un cambio en ellas.)

VI.

RECOMENDACIONES

 Identifique los materiales y reactivos con los que va a trabajar.  Use las cantidades exactas de los reactivos o en su defecto

obtendrá resultados indeseables.  Por seguridad en sus experimentos primero añadir el agua luego los ácidos o álcalis.  Los desechos sólidos se irán al tacho, los líquidos al lavadero (seguido de una dilución con agua de caño para evitar corrosiones).  Siempre los materiales con los que va a trabajar deben estar limpios y enjuagados con agua destilada.