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UNMSM – EAP INGENIERIA METALURGICA LABORATORIO DE FISICOQUIMICA

TERMOQUIMICA RESUMEN El desarrollo experimental de la presente practica de laboratorio referida a termoquímica; se basó en tres partes importantes; la primera consistió en determinar la capacidad calorífica de un calorímetro, utilizando una fuente de calor, un termo aislado y un termómetro, este dato nos sirvió para poder hallar los valores siguientes, tanto en el calor de disolución como en el calor de reacción, con lo cual se obtuvo los siguientes resultados: 

En la primera parte determinamos la capacidad calorífica del calorímetro.

Este resultado nos hacer referencia a que se debe entregar o sustraer a un cuerpo para que su temperatura varíe en 1 . Por otro lado no podemos calcular el % de error ya que no existe un valor patrón para compararlo. 

La segunda parte está referida a la determinación del calor de disolución, utilizando NaOH y la capacidad calorífica del calorímetro que se calculó en el experimento anterior se obtuvo los siguientes resultados:

Este resultado nos lleva a la conclusión que se realizó un desprendimiento de calor, lo que nos indica que es un resultado confiable. 

En la tercera parte se determinó el calor de reacción para lo cual utilizamos virutas de aluminio y HCl; haciendo los cálculos pertinentes se obtuvo los siguientes resultados:

%ERROR = Este resultado nos indica que se realizó una reacción exotérmica, es decir se liberó , comparando con el calor de reacción teórico, calculado con los calores de formación, se obtuvo un error menor al 5%, lo cual nos da un indicativo de que el desarrollo de este experimento se realizo 1

UNMSM – EAP INGENIERIA METALURGICA LABORATORIO DE FISICOQUIMICA cometiendo pocos errores tanto personales como instrumentales, lo cual nos permite tener un grado de confiabilidad de nuestro resultado final. En términos generales se cumplió con el objetivo de la práctica, esto queda sustentado por el % de error obtenido, además se pudo asociar la parte teórica (aprendida en clase) a la experimental.

INTRODUCCION Este informe contiene todos los pasos desarrollados en el laboratorio así como también los cálculos y resultados que fueron hechos con la intervención de cada uno de sus integrantes. Este experimento se comenzó determinando la capacidad calorífica de un calorímetro, esto se puedo realizar gracias a los datos conocidos pertenecientes al agua. Hallar este dato era de mucha importancia ya que serviría para desarrollar los otros dos experimentos faltantes. Luego se procedió a determinar el calor expulsado en una disolución donde se usó como reactivo el hidróxido de sodio. Este proceso se puedo realizar con los datos conocidos del agua así como también la capacidad calorífica del calorímetro hallado previamente. Después se procedió a determinar el calor expulsado en una reacción química donde se utilizó virutas de aluminio y ácido clorhídrico como reactivos. Para hallar estos datos se tuvo que trabajar con mucho cuidado y esmero, siguiendo los procedimientos tal cual se indicaban en la guía de práctica así como también siguiendo las instrucciones del ingeniero a cargo del curso. Antes de realizar el experimento se debe tomar conocimiento del tema, como es el concepto fundamental de termoquímica que estudia los cambios energéticos ocurridos durante las reacciones químicas. El calor que se transfiere durante una reacción química depende de la trayectoria seguida puesto que el calor no es una función de estado. Sin embargo, generalmente las reacciones químicas se realizan a P=cte. o a V=cte., lo que simplifica su estudio. La situación más frecuente es la de las reacciones químicas realizadas a P=cte., y en ellas el calor transferido es el cambio de entalpía que acompaña a la reacción y se denomina "entalpía de reacción". La entalpía es una función de estado, luego su variación no depende de la trayectoria.

OBJETIVOS Aplicar conceptos de termoquímica para determinar capacidad calorífica de un cuerpo el efecto térmico en una disolución y una reacción química exotérmica.

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FUNDAMENTO TEORICO A. TERMOQUIMICA Esencialmente trata de la conversión de energía química en energía térmica, como por ejemplo en una reacción química u otro cambio físico. Esta disciplina se encarga de estudiar las características de una reacción química, con respecto al requerimiento o liberación de energía implicada en la realización de los cambios estructurales correspondientes, decimos que una reacción es exotérmica cuando luego de reaccionar se produce una liberación de calor y esto se debe a que la energía química de los reactivos es mayor que la de los productos, por el contrario si en la reacción se absorbe calor decimos que es una reacción endotérmica y esto se debe a que la energía de los productos es mayor que el de los reactivos. Esta disciplina también desarrolla métodos de cálculo de dichos movimientos de calor sin la necesidad de recurrir a la experimentación.

Pierre Eugène Marcelin Berthelot

El conocimiento de esta disciplina es de mucho interés para las diferentes carreras profesionales ya que saber el poder calorífico de un combustible o el calor necesario para la formación de sustancias es un dato muy importante en la industria. Los datos termoquímicos son indispensables para muchos cálculos teóricos de importancia que permiten predecir el equilibrio químico y el grado de complementación de una reacción, así como también el estudio de los enlaces químicos. ECUACIONES TERMOQUIMICAS Las ecuaciones en termoquímica deben especificar los estados de las sustancias, temperatura y presión a la cual se realiza el proceso así como también la energía absorbida o liberada. A continuación se muestran dos reacciones en las cuales se muestran sus estados físicos, temperatura, presión y el calor que interviene en la reacción. Reacción exotérmica

2H2S(g) + Fe(s) = FeS2(s) + 2H2(g)

ΔH273 =-137 KJ/mol

Reacción endotérmica

Fe2O3(s) + 3C(S) = 2Fe(s) + 3CO(g)

ΔH273 = 492 KJ/mol

En la termoquímica se da tres leyes las cuales son: a) El calor de descomposición de un compuesto químico es numéricamente igual a su calor de formación, pero de sigo opuesto, Lavoisier y Laplace. b) La cantidad de calor resultante en una reacción química, es siempre la misma, ya sea que la reacción se efectúe en una o varias etapas, Hess.

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UNMSM – EAP INGENIERIA METALURGICA LABORATORIO DE FISICOQUIMICA c) Toda reacción que se produce en un sistema de cuerpos, sin la intervención de una energía extraña, tiende a producir el cuerpo o cuerpos en la formación de los cuales se libera la mayor cantidad de calor, Berthelot.

B. CALOR ESPECIFICO El calor específico es una magnitud física escalar que se define como la cantidad de calor que hay que suministrar a la unidad de masa de una sustancia o sistema termodinámico para elevar su temperatura en un grado y se la representa con la letra minúscula c. El calor específico es una propiedad intensiva de la materia, por lo que es representativa de cada sustancia. Cuanto mayor es el calor específico de las sustancias más energía calorífica se necesitará para incrementar su temperatura.

Se representa mediante la siguiente fórmula:

Donde: :

Calor específico (cal/g

)

Q:

calor absorbido (cal)

m:

masa (g)

∆T:

variación de temperatura ( )

C. CAPACIDAD CALORIFICA La capacidad calorífica es una magnitud física escalar que se define como la cantidad de calor que hay que suministrar para elevar en un grado la temperatura un sistema y se la representa con la letra mayúscula C. La capacidad calorífica es una propiedad extensiva ya que no solo depende la sustancia sino también de la cantidad de materia del cuerpo o sistema. Indica la mayor o menor dificultad que presenta un cuerpo para experimentar cambios de temperatura bajo el suministro de calor.

D. ENERGIA INTERNA (U) La magnitud que designa la energía almacenada por un sistema de partículas se denomina energía interna (U). La energía interna es el resultado de la contribución de la energía cinética de las moléculas o átomos que lo constituyen, de sus energías de rotación, traslación y vibración, además de la energía potencial intermolecular debida a las fuerzas de tipo gravitatorio, electromagnético y nuclear.

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UNMSM – EAP INGENIERIA METALURGICA LABORATORIO DE FISICOQUIMICA La energía interna es una función de estado: su variación entre dos estados es independiente de la transformación que los conecte, sólo depende del estado inicial y del estado final.

Como consecuencia de ello, la variación de energía interna en un ciclo es siempre nula, ya que el estado inicial y el final coinciden:

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