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Universidad Nacional Autónoma de México Facultad de Estudios Superiores Zaragoza Proyecto:

Calor de Disolución

Analistas: Venegas Mendoza José Antonio Coronado Aparicio Miguel Aldair Supervisor: Oscar Flores Grupo: 1266 Fecha: Domingo 4 de Septiembre de 2016

Resumen: Para la determinación de calor liberado por el carbonato de sodio se preparó una solución 0.75 N en 50 ml de agua dentro del calorímetro adiabático, una vez contenida la solución se determinaron los cambios de temperatura en intervalos de 30 segundos hasta que el sistema alcanzara de nuevo el equilibrio. Después se procedió a contener la solución en un frasco y valorar la concentración de Na 2CO3 presente en la disolución por medio de una titulación con ácido sulfúrico determinando la normalidad y repitiendo este proceso 3 veces. Una vez fijado el valor promedio de la titulación se calculó el valor de masa a partir de la normalidad. Obtenido el valor real de los gramos presentes en la disolución, se realizó el calculó de la energía desprendida por el carbonato presente en disolución, la magnitud del calor liberado por la disolución de carbonato de sodio fue de .111875636 kilocalorías. Al comparar los valores teóricos obtenidos por medio de investigación con el obtenido en la experimentación se concluye que hay cierto parecido en las magnitudes obtenidas, sin embargo en los valores teóricos se utilizó una diferente concentración y volumen.

Introducción: E l c a l o r d e d i s o l u c i ó n e s l a c a n t i d a d d e c a l o r l i b e r a d o d u r a n t e u n a r e a c c i ó n química, en este experimento se evaluó el calor de disolución del carbonato de sodio anhidro, para ello se agregó una cantidad determinada de carbonato de sodio a 50 ml de agua, esta reacción se llevó a cabo dentro de un calorímetro el cual ya en otra práctica pasada se elaboró .En este experimento se colocaron 50 ml de agua destilada dentro del calorímetro , una vez que el agua estaba dentro de dicho calorímetro se agregó una cantidad determinada de carbonato de sodio, esto provoco una elevación en la temperatura,correspo ndiente al calor de disolución, este e x p e r i m e n t o s e r e a l i z ó b a j o a g i t a c i ó n constante con el fin de ayudar a disolver todo el carbonato de sodio posible. De este modo al agregar y d i s o l v e r c o m p l e t a m e n t e e l c a r b o n a t o d e s o d i o anhidro dentro de un calorímetro y con un balance de energía se obtiene el calor de disolución del carbonato de sodio anhidro.

Hipótesis: Determinar el calor generado a partir de una disolución del carbonato de sodio con ayuda de un calorímetro adiabático y así compararlo con valores experimentales teóricos presentados en libros de química analítica.

Objetivo: Calcular el calor liberado a partir de la disolución .75 normal de carbonato de sodio (Na 2CO3) utilizando un calorímetro adiabático.

Procedimiento: I. II.

Calentar un volumen de 50 ml de agua destilada por encima de los 35°C. Montar el calorímetro sobre la parrilla de agitación y colocar la punta del termómetro dentro del calorímetro.

III. IV.

Verter los 50ml de agua dentro del calorímetro. Proceder a la agitación con ayuda de un agitador magnético, esto con la finalidad de alcanzar un equilibrio

V.

térmico en el sistema (calorímetro). Registrar la temperatura del sistema en lapsos de 30 segundos para determinar cuándo se ha alcanzado el

VI. VII.

equilibrio (en la repetición de 3 lecturas con variación de .1°C). Determinar la temperatura de equilibrio en el sistema y agregar 1.98 gramos de carbonato de sodio. En una tabla registrar los cambios de temperatura y determinar ∆T con el aumento máximo de temperatura que

VIII. IX.

alcanzo el sistema. Registrar la temperatura durante 5 minutos máx. hasta volver alcanzar el equilibrio. Mediante una titulación con ácido sulfúrico previamente valorado conocer el valor de masa a partir de la concentración, que realmente se diluyo en la

matraz

Valoración del H2SO4 con disolución de carbonato X.

Na2CO3

H2SO4

Normalidad

disolución de carbonato dentro del calorímetro. Al obtener el valor real de los gramos presentes en la disolución, calcular el aumento de energía en calorías de la reacción del carbonato y calcular

1

5ml

5.ml

.7352 N

2

5ml

5ml

.75 N

3

5ml

5.2ml

.7211 N

4

5ml

5ml

.75 N

5

5ml

5.1ml

.7352 N

Normalidad promedio de H2SO4: 0.7383 Normal Coeficiente de variación: 1.6433%

el aumento de energía por mol de substancia.

Resultados:

En la tabla se muestra el gasto volumétrico de ácido sulfúrico y la normalidad obtenida de cada alícuota para la valoración de la solución contenida en el calorímetro.

Matraz

Titulación de solución de Na2CO3 en el calorímetro #1 ∆T=.8 Na2CO3

H2SO4

Normalidad

1

5ml

4.9 ml

.7235 N

2

5ml

5.1 ml

.7530 N

Matraz

5ml 5 ml .7383 N 3 Titulación de solución de Na2CO3 en el calorímetro #3 ∆T= 1.1 5ml 5 ml .7383 N 4 Na2CO3 H2SO4 Normalidad

5

5ml

4.9 ml

.7235 N

1

5ml

5 ml

.7383 N

2

5ml

5 ml

.7383 N

3

5ml

5 ml

.7383 N

4

5ml

5 ml

.7383 N

5

5ml

4.9 ml

.7235 N

En las siguientes tablas se muestra el gasto volumétrico de ácido sulfúrico para la titulación de las soluciones contenidas en el calorímetro, las normalidades obtenidas de cada alícuota.

Normalidad promedio: 0.7353 Normal Coeficiente de variación: 1.27% ∆T promedio: 0.9°C

Para finalizar la práctica a partir de la fórmula de normalidad se calculó la masa de carbonato que realmente se diluyo en la solución del calorímetro y se procedió a sustituir el valor “m” en la fórmula para la obtención del calor liberado por la disolución y posteriormente el calor liberado por mol de carbonato.

gramos de Na2 CO 3=( .7353 N )( .05 l )( 53 p . eq . )=1.94 gramos

( 0.9 °C )( 1.94 g )( Calculo de calor liberado del Na2 CO 3=

100 g

.25 Kcal ) °C

−3

=4.365 ×10

Calor de disolucion=[ ( .1194618182 ) (.9) ] +.004365 Kcal=.1118756364 Kcal Calor liberado por mol de Na 2 CO3 =

(.1118756364 Kcal )(106) Kcal =∆ H Na2 CO3=−6.1127 1.94 g mol

Discusión de Resultados: Al final de la experimentación se obtuvo un calor resultante de 111.8756 calorías, utilizando un valor de referencia (∆H/mol Na2CO3 de 6,900 cal/mol) y comparando estos 2 valores se encuentra que hay una diferencia de 800 calorías, sin embargo en el valor de referencia se menciona que este calor resultante fue calculado a diferente volumen de disolución, aunque se cree que esta diferencia no solo se atribuye a esta variable. Otro factor que se cree que afecto de manera más directa el cálculo del calor liberado fueron los componentes con los cuales se elaboró al calorímetro, donde se utilizó cera como material aislante. En el momento de la práctica hubo mucha problemática a la hora de fijar una temperatura de equilibrio por lo que se determinó que este componente no es el más óptimo para aislar el calor (esta última afirmación se basa solo en resultados cualitativos). Cabe mencionar que en la segunda prueba calorimétrica la cantidad de carbonato fijada por los experimentadores se perdió, aun así se realizó la experimentación y se observó un aumento de temperatura muy bajo por lo cual no se tomó en cuenta para el cálculo final, esta prueba a pesar de no ser usada para el cálculo final afecto los resultados obtenidos de manera indirecta ya que para un resultado más confiable se pensaba realizar el experimento 3 veces y debido a este inconveniente solo se llevó a cabo 2 veces.

Conclusión: Para concluir con la experimentación se logra de manera exitosa el cálculo del calor generado a partir de la disolución carbonato cumpliendo con el objetivo de la práctica y la hipótesis planteada, sin embargo para una mejor obtención de datos a partir de una calorimetría se debe de usar un calorímetro que aislé de manera óptima la energía liberada, también se recomienda que los instrumentos que se utilicen estén previamente calibrados para una obtención de resultados más confiables.

Bibliografía: Maron y Prutton, Fundamentos de Fisicoquímica, Limusa Wiley, México, 1973. Ureta, Barrón, Fisicoquímica, LIMUSA Wiley, México, 1945. Palmer, W. G. Química Física Experimental. Eudeba, Buenos Aires, 1966. George Hess, "Química General Experimental", Edit. CECSA, España, 1982. P. W. Atkins. "Química Moléculas, materia, cambio", Edit. Omega. Barcelona, 1998, pp. 910.

Cambio de temperatura respecto al tiempo (∆T) 35 34.5 34

Temperatura °C 33.5 33 32.5 32

0

1

2

3

4

5

6

7

8

Tiempo (intervalos de medio min)

En el grafico se observa el cambio de temperatura con respecto al tiempo en la solución #3 en donde el ∆T fue de 1.1°C.

Cambio de temperatura respecto al tiempo (∆T) 34 33.8 33.6 33.4

Temperatura °C

33.2 33 32.8 32.6

0

1

2

3

4

5

6

7

8

Tiempo (intervalos de medio min)

En el grafico se observa el cambio de temperatura con respecto al tiempo en la solución #1 en donde el ∆T fue de 0.8°C.