2 do informe quimica ii

8/12/2019 2 Do Informe Quimica II

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LABORATORIO DE QUIMICA GENERAL II UNI-FC 2010-II

INFORME N2

1

UNIVERSID D N CION L DE INGENIERF CULT D DE CIENCI S

ESCUEL PROFESION L DE QUMIC

LABORATORIO DE QUMICA GENERAL II

Leyes de la Termoqumica

INFORME N 2

PROFESORA: Lic. ROSA SAYN RIVERA

INTEGRANTES: GARCIA OSORIO DANIEL

VILLEGAS ROSALES KEVIN

VILCHEZ YOVERA RICARDO

CDIGOS: 20100437F

20100389A

20104088F

FECHA DE REALIZACIN DE LA PRCTICA: 7/09/2010

FECHA DE ENTREGA DEL INFORME: 14/09/2010


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INFORME N2

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I.-OBJETIVOS

Determinar la capacidad calorfica del calormetro. Determinar el calor de neutralizacin. Determinar el calor de disolucin. Determinar el calor de reaccin, Hr aplicando las leyes de la termoqumica y

diferenciarlo con el calor de formacin, Hf.

Ii.- Fundamento tericoLa termoqumica es la rama de la fisicoqumica que estudia la relacin entre las reaccionesqumicas y los cambios de energa asociados a las mismas. El calor asociado con un procesoqumico depende no solo del cambio que pueda ocurrir a presin o volumen constante sino de lascantidades de sustancias consideradas, del estado fsico de dichas sustancias de la temperatura y dela presin.

CALOR DE FORMACION

La entalpa de formacin (fH0) de un compuesto qumico es la variacin deentalpa de la reaccin

de formacin de dicho compuesto a partir de las especies elementales que lo componen, en su formams abundante. Por ejemplo, la entalpa de formacin delagua,formada porhidrgeno yoxgeno,sera equivalente a la entalpa de reaccin dehidrgeno diatmico yoxgeno diatmico.

As, la entalpa de formacin de un compuesto es la energa necesaria para formar un mol de dichocompuesto a partir sus elementos, medida, normalmente, en unas condiciones de referencia

estndar, 1 atm de presin y una temperatura de 298 K (25 C).

Esta entalpa es negativa cuando se trata de una reaccin exotrmica, que desprende calor, mientrasque es positiva cuando es endotrmica, y resulta nula para los compuestos diatmicos.

Calor de NeutralizacinEl calor de neutralizacin es definido como el calor producido cuando un equivalente gramo decido es neutralizado por una base. Este valor depende de:

La naturaleza qumica del cido y base utilizados

Sus concentraciones La temperatura
http://es.wikipedia.org/wiki/Entalp%C3%ADahttp://es.wikipedia.org/wiki/Aguahttp://es.wikipedia.org/wiki/Hidr%C3%B3genohttp://es.wikipedia.org/wiki/Ox%C3%ADgenohttp://es.wikipedia.org/wiki/Hidr%C3%B3geno_diat%C3%B3micohttp://es.wikipedia.org/wiki/Ox%C3%ADgeno_diat%C3%B3micohttp://es.wikipedia.org/wiki/Ox%C3%ADgeno_diat%C3%B3micohttp://es.wikipedia.org/wiki/Hidr%C3%B3geno_diat%C3%B3micohttp://es.wikipedia.org/wiki/Ox%C3%ADgenohttp://es.wikipedia.org/wiki/Hidr%C3%B3genohttp://es.wikipedia.org/wiki/Aguahttp://es.wikipedia.org/wiki/Entalp%C3%ADa


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El calor de neutralizacin tiene un valor aproximadamente constante en la neutralizacin de uncido fuerte con una base fuerte, ya que en esta reaccin se obtiene como producto en todos loscasos un mol de agua, que es formada por la reaccin:

H++ OH- H2O

o

H3O++ OH- 2 H2O

En cada una de las reacciones anteriores se obtienen 13,7 kcal.

Esta constancia en la entalpa de neutralizacin, se entiende fcilmente cuando se recuerda que loscidos y bases fuertes y las sales, estn completamente disociados en sus soluciones diluidas; y, ental consecuencia el efecto qumico comn a todas estas neutralizaciones, que es sustancialmente elnico cambio responsable para el efecto trmico observado, es la unin de los iones hidratadoshidrgeno e hidroxilo para formar agua no ionizada. O sea, si la ecuacin anterior de neutralizacinla escribimos en forma inica, tenemos:

Na+ (aq) + OH-(aq) + H+(aq) + Cl-(aq) Na+(aq) + Cl-(aq) + H2O (l)

Y cancelando los iones comunes en ambos miembros de la igualdad:

OH-(aq) + H+(aq) H2O (l)

Esta constancia en la entalpa de neutralizacin no se mantiene en la neutralizacin de soluciones de

cidos dbiles por bases fuertes, bases dbiles por cidos fuertes o de cidos dbiles por basesdbiles. En todos estos casos el valor de H es menor y mucho menor en el siguiente caso:

HCN (aq) + NaOH (aq) NaCN (aq) + H2O (l)

En donde se obtiene -2.9 kcal.

En estos ltimos casos el H de neutralizacin difiere del valor constante citado, porque la

formacin del agua a partir de sus iones no es el nico proceso qumico que acompaa a laneutralizacin, ya que paralelamente a la combinacin de los iones hidratados hidrgeno ehidroxilo, va ocurriendo la ionizacin de los solutos dbiles, siendo el efecto trmico observado lasuma de las entalpas de ionizacin y neutralizacin.


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LA LEY DE HESS

La Ley de Hess establece que:si una serie de reactivos (por ej. A y B) reaccionan para dar una serie de productos (por ej. C y

D), la cantidad de calor involucrado (liberado o absorbido), es siempre la misma,independientemente de si la reaccin se lleva a cabo en una, dos o ms etapas; siempre y cuando,

las condiciones de presin y temperatura de las diferentes etapas sean las mismas.

No importa si el proceso que inicia con los reactivos A yB para generar los productos C y D, se realiza en unaetapa, en dos etapas o en tres etapas la cantidad de calorinvolucrada en el proceso total, siempre ser la misma(HRx.) En otras palabras, si nos dan una serie dereacciones con sus correspondientes HRx., paradeterminar HRx., la de una reaccin particular, debemos combinar las reacciones dadas

(sumarlas, invertirlas o multiplicarlas por un factor), para obtener la reaccin deseada. Recuerde,que si invierte una reaccin, entonces el signo de su HRx., se cambia; adems, si una reaccinse multiplica por un escalar, el valor de su HRx., tambin se debe multiplicar por el mismoescalar.


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Iii.-DIAGRAMA DEL PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL:

Experimento N1.- Determinacin de la Capacidad Calorfica del SistemaCalorimtrico

EMPLEAR

COLOCAR

REGISTRAR

AGREGAR

CERRAR

AGITAR

CALORIMETRO:

- Termmetro- Termo- Corcho

119 ml de agua destilada

en el calormetro

T de equilibrio

119 ml de agua (4C)

Anotar temperatura

119 ml de agua (4C)

119 ml de agua (4C)


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Experimento 2.- Determinacin del Calor de Dilucin de H2SO4

Se lee la temperatura inicial

T0del calormetro + de agua

destilada

Se pesa una probeta

conteniendo 23,8 mL

de H2SO49M

T inicial = 19CVH2o=214,2 mL

M probeta+acido= 147.00g

Se determin la

temperatura final del

sistema calorimtrico +

cido sulfrico 9M

T final= 20C

Se peso nuevamente la

probeta vaca

Mprobeta=118.74g

Determinacin del Calor

de Dilucin de H2SO4

Apuntamos losdatos para

clculos


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Experimento 5: Determinacin del Calor de Disolucin de CaCl2

Se midi la temperatura

inicial del calormetro con mL

de agua destilada

T inicial = C

Se peso el cloruro

de calcio

M CaCl2= g Se agreg al calormetro yse determin la

temperatura final de

e uilibrio

Tfinal = C


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Iv.-DATOS TABULADOS:

EXPERIMENTO n 01 DETERMINACIN DE LA CAPACIDAD CALORFICA DELSISTEMA

El volumen del calormetro fue 238 ml por lo que se tuvo que emplear regla de tres para obtener

las proporciones correctas. Observamos de esa forma que la temperatura de equilibrio fue 13.5C

y tard unos minutos para alcanzar la estabilidad de temperatura.

Algo que se debe recalcar es que la T del agua helada (4C) no es precisa.

Vcalorimetro 238ml

VH2O(destilada normal) 119mlVH2O(helada 4C) 119ml

To (H2O normal) 20,0CTeq (final) 13,5C

EXPERIMENTO n 02 : DETERMINACION DEL CALOR DE DISOLUCION DEH2SO4

La concentracin del (0,1M) no es apreciable por lo que su empleo en el experimento no caus

problemas. La reaccin de neutralizacin libero energia por lo que se not la variacin de 1C( ennuestro caso). Un dato curioso fue que al tomar la temperatura del agua sometida al ambiente ,

esta fue de 20C, diferente en un 1C, con respecto al experimento numero 2.

Volumen agua destilada 214,2 mL

Volumen H2SO49 M 23.8 mL

Temperatura agua destilada Ti= 19 C

Temperatura final de equilibrio Tf= 20 C

Masa probeta mas H2SO4 147.00 gMasa probeta 118.74 g


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EXPERIMENTO n 03 DETERMINACIN DEL CALOR DE NEUTRALIZACION

SUSTANCIA CONCENTRACIN VOLUMEN TO TEQH2SO4 0,1M 119ml 20,0C 21,0CNaOH 0,2M 119ml 20,0C 21,0C

EXPERIMENTO n 04 DETERMINACION DEL CALOR DE NEUTRALIZACION DE HClCON Ca(OH)2

Se observ que al neutralizar HCl con Ca(OH)2, la temperatura tambin aument.

Y tambin se observo que la solucin final es de color naranja

Volumen HCl 1.2 M mL

Masa Ca(OH)2 7,4 g

Temperatura inicial Ti = 20C

Temperatura final Tf = 34C

EXPERIMENTO n 05 DETERMINACION DEL CALOR DE DISOLUCION DE CaCl2

Se observ que al disolver CaCl2en agua la temperatura aument.

Volumen agua destilada 200 mL

Masa de CaCl2 4g

Temperatura inicial Ti = 20C

Temperatura final Tf = 21C


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V.-CALCULOS:

EXPERIMENTO n 01 DETERMINACIN DE LA CAPACIDAD CALORFICA DELSISTEMA

Qcalorimetro+ Qagua destilada+ Qagua helada= 0

Ccalorimetro(Tf- T2) + magua destiladacagua(Tf- T2) + magua heladacagua(Tf- T1) = 0

Donde:

Tf: temperatura final del sistemaT1: temperatura del agua fraT2: temperatura del agua destiladacagua= 1 cal/gC = 4.184 J/gC

Ccalorimetro=229,7 J/C

Determinacin de la capacidad calorfica del agua:

CH2O= mtotal de agua.caguaCH2O= (238 g) (4.184 J/g.C)CH2O= 995,7 J/C

Determinacin de la capacidad calorfica del sistema calormetro:

Csistema= Ccalorimetro+ CH2O

Csistema= 229,7J/C +995,7 J/CCsistema= 1225,4 J/C


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EXPERIMENTO n 03 DETERMINACIN DEL CALOR DE

NEUTRALIZACION

La ecuacin de la reaccin es:

H2SO4(aq) + 2 NaOH(aq) Na2SO4(aq) + 2 H2O (l)

El acido como la base son electrolitos fuertes, entonces estn completamente ionizados

en la disolucin

2 H+(aq) + SO42-(aq) + 2Na+(aq) + 2 OH-(aq) 2Na+(aq) + SO4

2-(aq) + 2 H2O (l)

La ecuacin inica neta es:

H+(aq) + OH-(aq) H2O (l)

Se tienen 3 procesos:

Dilucin del H2SO4(aq)

Dilucin del NaOH(aq)

Neutralizacin

Pero solo se considerara la dilucin del H2SO4

En el calormetro:

Qsistema+ Hneutralizacin+ Hdilucin= 0

Csistema(Tf- Ti) + q neutralizacin + n(H2SO4) dilucion= 0

( )

Donde q: numero de equivalentes

q = q(H2O) = q(H2SO4) = q(NaOH)

n(H2SO4) = MV = (0.1)(119) mmol = 11.9mmol

q = q(H2SO4) = 2n(H2SO4) = 2 (11.9)meq = 23,8 meq

neutralizacin= -51.47 kJ/eq


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EXPERIMENTO n 04 DETERMINACION DEL CALOR DE NEUTRALIZACION DE HClCON Ca (OH)2

La ecuacin para la reaccin es:

2 HCl (aq) + Ca(OH)2(s) CaCl2. H2O (aq) + H2O (l)

Ca2+(aq) + 2Cl-(aq) + 2H+(aq) + 2 OH-(aq) CaCl2. H2O (aq) + H2O (l)

q = q (HCl) = q (Ca(OH)2)

q = q (HCl) = NV = (1.2) (200) meq = 0.240eq

( )

r = - 71.481kJ/eq

EXPERIMENTO n 05 DETERMINACION DEL CALOR DE DISOLUCION DE CaCl2

CaCl2(s) + H2O (l) CaCl2. H2O (aq)

En el calormetro se tiene

Qsistema+ n(CaCl2) disolucion= 0

Csistema(TfTi) + n(CaCl2) disolucion= 0

n(CaCl2) = / = 4/111=0.0360

disolucion= - 34.04kJ/mol


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Calculo de H para la reaccin: Ca2+

(aq) + 2Cl-(aq) CaCl2(s)

Combinando las reacciones anteriores y usando la Ley de Hess se tiene:

Ca2+(aq)+2Cl-(aq)+2H+(aq)+2OH-(aq) CaCl2.H2O(aq)+H2O(l) H=-62.88kJ

2 H2O (l) 2 H+(aq) + 2 OH-(aq) H=115.4kJ

CaCl2. H2O (aq) CaCl2(s) + H2O (l) H=26.15kJ

Ca2+(aq)+ 2Cl-(aq) CaCl2(s) Hr=78.67kJ

La reaccin es endotrmica.

Tericamente para esta reaccin se tiene:

Hr = Hf(CaCl2(s)) - Hf(Ca2+(aq)) - 2Hf(Cl

-(aq))


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VI. DISCUSIONES

Experimento 1: Determinacin de la Capacidad Calorfica del Sistema Calorimtrico

Para encontrar el calor de reaccin de todas las reacciones, fue necesario encontrar la capacidad

calorfica del sistema, (calormetro ms agua), y como es un sistema aislado (no pierde calor) ser

este sistema el que lo reciba; as, el calor producido o absorbido por la reaccin se puede

determinar midiendo el cambio en la temperatura y usando la capacidad calorfica del sistema.

Experimento 2: Determinacin del Calor de Dilucin de H2SO4

En el acid sulfrico el proceso de dilucin es muy exotrmico, y por consiguiente es peligrosodisminuir su concentracin agregndole agua ya que libera una gran cantidad de calor.

El proceso que se recomienda seguir es agregar poco a poco el cido al agua al tiempo que se

agita constantemente.

Experimento 3: Determinacin del Calor de Neutralizacin de H2SO4con NaOH

Se trata de la neutralizacin de un cido fuerte con una base fuerte, esta magnitud representa el

calor de formacin de un mol de H2O a partir de los iones H+y OH-provenientes del acido y la base

que se ionizaron completamente; pero adems, se diluyen las sustancias participantes, as quetambin se ver involucrado un calor de dilucin.

Experimento 4: Determinacin del Calor de Neutralizacin de HCl con Ca OH)2

La neutralizacin del cido clorhdrico (HCl) con el hidrxido de calcio (Ca(OH) 2) produce un

cambio un cambio en la temperatura por la neutralizacin del H+ y OH- provenientes de los

reactantes, pero adems implica el cambio trmico ocasionado por la disolucin del soluto y su

ionizacin.

Experimento 5: Determinacin del Calor de Disolucin de CaCl2


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INFORME N2

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La disolucin de un compuesto inico, como el CaCl2 en agua implica interacciones complejas

entre el soluto y del disolvente. Como las atracciones in-dipolo, que tienen la fuerza suficiente

para sacar a los iones de sus posiciones en el cristal, y la hidratacin de dichos iones. Estasinteracciones son las que produjeron la liberacin del calor en la disolucin de CaCl2, aunque no

toda disolucin es exotrmica.

VII. CONCLUSIONES

Se obtuvo la capacidad calorfica del calormetro .

Se determin el calor de neutralizacin del cido sulfrico con hidrxido de sodio ydel cido clorhdrico con hidrxido de calcio, siendo y respectivamente.

Se determin el calor disolucin para el cido sulfrico y cloruro de calcio.

Se determin el calor de reaccin Hraplicando las leyes de la termoqumica y sediferenci del calor de formacin, Hf.

La neutralizacin de HCl con Ca(OH)2implica un cambio trmico por la formacinde H2O y por la disolucin de Ca(OH)2.

La disolucin puede ser exotrmica o endotrmica dependiendo de la naturaleza delos iones del soluto.

Viii.-Cuestionario

1.- Explicar las diferencias entre el calor integral de disolucin y calor diferencial

de disolucin.


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El proceso de disolucin de una sustancia suele ir acompaado de una absorcin o

desprendimiento de calor que, referido a un mol de sustancia, se conoce con el nombre de "calor

molar de disolucin". Sin embargo, esta magnitud no es constante sino que depende de la

cantidad de disolvente y, por lo tanto, de la concentracin de la disolucin. Al disolver

gradualmente una masa de sustancia en una cantidad de disolvente dada, la composicin de ladisolucin vara desde la del disolvente puro hasta la de la disolucin final. La expresin:

se conoce como Calor diferencial de disolucin.

Sin embargo, es ms interesante conocer la cantidad de calor absorbida o desprendida por mol de

sustancia en el proceso completo, es decir, cuando se disuelve toda la sustancia en la cantidad de

disolvente elegida. A la cantidad de calor generada en estas condiciones se le llama calor integralde disolucin, y viene dado por:

Como el calor integral de disolucin depende de la concentracin es preciso especificar sta.

2.- Cul es la diferencia entre el calor de hidratacin y el calor solucin?

el calor de disolucin o entalpa de disolucin es el calor generado o absorbido cuando cierta

cantidad de soluto se diluye en cierta cantidad de disolvente y el cambio de entalpa asociado alproceso de hidratacin de los iones gaseosos se llama calor de hidratacin, adems el calor de

solucin es mayor al calor de hidratacin.

3.- Escribir una ecuacin que relacione el efecto de la temperatura sobre el calor

de reaccin.

La ecuacin que relaciona el efecto de la temperatura con el calor de reaccin es la ecuacin de

Kirchhoff, la cual se obtiene manteniendo la P constante, se deriva con respecto a T la expresin

que nos da la entalpa de reaccin:

Se parte de la definicin de y se deriva respecto de latemperatura apresin constante yqueda:
http://es.quimica.wikia.com/index.php?title=Temperatura&action=edit&redlink=1http://es.quimica.wikia.com/index.php?title=Presi%C3%B3n&action=edit&redlink=1http://images.wikia.com/wikitex/images/5/5c/5cb/289b0a196708dca0aa05b08bcde1e1.pnghttp://images.wikia.com/wikitex/images/e/e0/e0f/ab6637016cc775eeedb8f69fdb4e21.pnghttp://images.wikia.com/wikitex/images/5/5c/5cb/289b0a196708dca0aa05b08bcde1e1.pnghttp://images.wikia.com/wikitex/images/e/e0/e0f/ab6637016cc775eeedb8f69fdb4e21.pnghttp://images.wikia.com/wikitex/images/5/5c/5cb/289b0a196708dca0aa05b08bcde1e1.pnghttp://images.wikia.com/wikitex/images/e/e0/e0f/ab6637016cc775eeedb8f69fdb4e21.pnghttp://images.wikia.com/wikitex/images/5/5c/5cb/289b0a196708dca0aa05b08bcde1e1.pnghttp://images.wikia.com/wikitex/images/e/e0/e0f/ab6637016cc775eeedb8f69fdb4e21.pnghttp://es.quimica.wikia.com/index.php?title=Presi%C3%B3n&action=edit&redlink=1http://es.quimica.wikia.com/index.php?title=Temperatura&action=edit&redlink=1


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INFORME N2

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pero:

y entonces:

Si la presin se mantiene constante, se puede poner la ecuacin anterior con derivadas totales, yqueda:

si se reordena:

que integrando:

es decir:

4.- A que se llama Entalpa de formacin de iones? Ejemplo.

Entalpa de formacin de iones o energa de ionizacin es la energa mnima (en kJ/mol)

necesaria para quitar un electrn de un tomo en estado gaseoso, en su estado fundamental. Ej.

H2 H++ e-H = 1312 kJ/mol

5.- El agua lquida y el agua gaseosa tienen la misma entalpa? Explique.

No, tanto el agua lquida y el agua gaseosa tienen diferentes entalpas de formacin a partir de

sus elementos a una presin y temperatura dada.
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INFORME N2

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En el caso que involucren condiciones estndar, tendramos:

H2(g) + 1/2O2(g) H2O (l) Hf. = -285.8 KJ/mol

H2(g) + 1/2O2(g) H2O (g) Hf. = -241.8 KJ/mol

Por otra parte cabe destacar, cmo son diferentes estos valores, entonces la diferencia entre

ellos (aplicando la Ley de Hess) nos da el calor de vaporizacin (pasando de lquido a gaseoso).

Veamos:

H2O (l) H2(g) + 1/2O2(g) Hf. = +285.8 kJ/mol

H2(g) + 1/2O2(g) H2O (g) Hf. = -241.8 kJ/mol

Finalmente:

H2O (l) H2O (g) Ho = 44 kJ/mol

Esta variacin en la entalpia Ho no solo nos demuestra que esos valores son distintos sino que

coincide con el calor de vaporizacin.

VIII. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS


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INFORME N2

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Rosa Sayn, Elizabeth Deza. Manual de Laboratorio de Qumica. 2 Edicin.Editorial UNIFC. Pg: 37-41.

Jhon A. Dean. Langes Handbook of Chemistry. 15 Edicion. Editorial McGraw-Hill. Pg: Table 6.3

Raymond Chang. Qumica. Editorial McGraw-Hill. Mxico. 2003. Pg.: 222; 225.

Richard M. Felder. Ronald W. Rousseau. Principios Bsicos de los ProcesosQumicos. Editorial El Manual Moderno. 1985. Pg.: 363; 403; 410; 431.

Slabaugh y Passens. Qumica General. Editorial Limusa Wiley. Mxico. 1971.Pg.: 174; 250; 274.

Jos Lpez Cancio. Problemas de Qumica. Editorial Prentice Hall. Espaa. 2001.

Pg.: 252; 253. Silberberg, Martin. Qumica. Editorial McGraw-Hill. Mxico. 2002. Pg.: 499;

500.

Gilbert W. Castellan. Fisicoqumica. 2 Edicin. Editorial Addison WesleyIberoamericana. Pg: 136-152

Chino eres unan zanahoria muy simptica !!!!

Adems que con esa pijama que me enseaste toda anaranjada te queda muy

bien el titulo de za ..zanahoria

2 do informe quimica ii

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