Laboratorio de Físico-Química #1 Calorimetria de Neutralizacion.
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Este documento presenta los detalles de un experimento de laboratorio realizado por estudiantes de medicina para determinar el calor específico de un calorímetro y calcular el calor de neutralización de reacciones ácido-base. El experimento involucró mezclar agua caliente y fría en un calorímetro para medir su temperatura de equilibrio y así calcular el calor específico del calorímetro. También midieron el calor liberado al neutralizar ácido clorhídrico y sulfúrico con hidróxido de sodio.
Laboratorio de Físico-Química #1 Calorimetria de Neutralizacion.
- 1. Universidad Autónoma de Chiriquí Facultad de Medicina Escuela de Medicina Físico – Química (QM 235) Laboratorio #1 Segundo Semestre Calorimetría de Neutralización Integrantes: 4 – 757 – 2480 4 – 762 – 1844 9 – 735 – 2055 4 – 760 – 1990 Caballero, Guerson Castillo, Belychy Vega, Jean Vega, Gerardo Profesor: Aristides Jaén Año 2012
- 2. Determinación del Calor Específico del Calorímetro. Objetivos: 1. Determinar la capacidad calórica de los compuestos mediante el calorímetro convencional. 2. Determinar el calor específico del calorímetro con diferentes compuestos a diferentes temperaturas. Introducción: El calor específico de un material es característico para cada sustancia y depende de su estructura interna. Como puede ser visto de la definición, el calor específico de una sustancia dada puede ser determinado mediante la entrega de una cantidad de calor conocida a una cantidad de masa determinada de la sustancia y con un apropiado registro del cambio en su temperatura. El propósito de este experimento es determinar el calor específico de un material en particular mediante los métodos de calorimetría. En este laboratorio determinaremos el calor específico de un calorímetro convencional donde tendremos que la temperatura de equilibrio del sistema luego de mezclar cierta cantidad de agua fría con agua a temperatura ambiente; además se utilizarán para medir los cambios de temperaturas ciertas reacciones que producen calor mediante un proceso adiabático.
- 3. Procedimiento: En el calorímetro limpio y seco Añada 80 ml de agua a temperatura ambiente Registre la temperatura Una vez realizado esto, agregue el agua fria al calorímetro De 5 ml de agua en agua fría, a 5 C En un recipiente aparte, registre la temperatura Debe ser un proceso rapido, agite y tome la temperatura cada 10 segundos Hasta que no se observen cambios Hacer los calculos correspondientes En una prueba aparte realice este mismo proceso Pero con 80 ml de NaOH a 2M y 20 ml de HCl a 0,8M Recuerde agregar el Acido a la Base
- 4. Resultados: Grupo T1 H2O Caliente T2 H2O Fría T3 H2O Mezcla Masa del H2O C del calorímetro 1 24° 5° 22° 20 g 180 cal/°C 2 26° 5° 23,8° 20 g 200 cal/°C 3 23,8° 5° 22° 20 g 198 cal/°C 4 25° 5° 23° 20 g 178.2 cal/°C Promedio de C del calorímetro. Para calcular la C del calorímetro se uso la siguiente ecuación: Donde m es la masa, Ce el calor especifico y las T son: Por ende se haría de esta forma, como ejemplo tomaremos la del grupo # 3: Entonces calculamos C; 189.05 cal/°C
- 5. Reacciones de neutralización: Todas las experiencias de neutralización fueron efectuadas mezclando una base con distintos ácidos en envases diferentes; variando la concentración de las especies acidas, añadiendo el suficiente acido a la base para que se de una neutralización completa. Compuesto Concentración ( Molar) NaOH (base) 0.2 M HCl (ácido) 0.8 M H2SO4 (ácido) 0.5 M 1. HCl + NaOH ⟶ H2O + NaCl Volumen de NaOH: 80 mL MNaOH x VNaOH = # de moles (0.2 M)(0.08 L) = 0.016 moles de NaOH Para neutralizar moles de NaOH deben ser iguales a moles de HCl 0.016 moles de HCl= 0.016 moles de NaOH VHCl= (# de moles)/ (MHCl) VHCl= 0.016 moles/ 0.8 M VHCl= 0.02 L
- 6. Calculo del calor de neutralización de la rxn anterior: Volumen ( mL) NaOH 80 Temperatura inicial ° C 24° HCl 20 24° Calor de neutralización Valor teórico 13.3 Kcal/°C Temperatura final ° C 25° Valor experimental 12 Kcal/°C % de error
- 7. 2. H2SO4 + 2 NaOH ⟶ 2 H2O + Na2SO4 Volumen de NaOH: 80 mL MNaOH x VNaOH = # de moles (0.2 M)(0.08 L) = 0.016 moles de NaOH Para neutralizar todos los moles de NaOH deben ser iguales la cantidad de moles de H2SO4. 0.016 moles de H2SO4= 0.016 moles de NaOH VH2SO4 = (# de moles)/ (MH2SO4) V H2SO4= 0.016 moles/ 0.5 M VH2SO4= 0.032 L Calculo del calor de neutralización de la rxn anterior: Volumen ( mL) NaOH 80 Temperatura inicial ° C 24° H2SO4 32 24° Calor de neutralización Valor teórico 13.6 Kcal/°C Temperatura final ° C 25.1° Valor experimental 12 Kcal/°C % de error
- 8. Discusiones: Efectivamente se observo que el flujo de calor se da entre dos cuerpos adiferentes temperaturas, siendo en este caso el calor del agua tibia al agua fría, debido aque se encuentra a menor temperatura, Se observo que el flujo de calor en las nuestras se da por conducción, yque el calor absorbido por el agua se dio por convección El calorímetro funciona como un aislante, debido a que no permite lasalida y el ingreso de calor.La precisión del termómetro es relativa y lo notamos ya que al hacer laexperiencia varias veces nos da resultados distintos. Se comprobó el principio de la conservación de la e n e r g í a , e l c u a l establece que la energía total inicial de un sistemaes igual a la energía final total del mismo sistema. El calor es energía que es transferida de un sistema a otro, debido a que s e e n c u e n t r a n a d i f e r e n t e s ni v e l e s d e t e mp e r a t u r a . P o r esta razón, al p o n e r l o s d o s c u e r p o s e n c o n t a c t o , e l q u e s e e n c u e n t r a a m a y o r t e mp e r a t u r a t r a n s f i e r e c a l o r a l o t r o h a s t a q u e s e l o g r a e l e q u i l ib r i o térmico. Cuando la temperatura del sistema aumenta Q y ∆T se c o n s i d e r a n p o s it i v a s , l o q u e c o r r e s p o n d e a q u e l a e n e r g í a t é r mi c a f l u ye h a c i a e l sistema, cuando la temperatura disminuye, Q y ∆T son negativas y la energía térmica fluye hacia fuera del sistema. El equilibrio térmico se establece entre sustancias en contacto térmico p o r l a t r a n s f e r e n c i a d e e n e r g í a , e n e s t e c a s o c a l o r ; p a r a c a l c u l a r l a t e mp e r a t u r a d e e q u il i b r i o e s n e c e s a r i o r e c u r r i r a l a conservación deenergíaya que al no efectuarse trabajo mecánico la energía térmica total del sistema se mantiene.
- 9. Conclusiones: Antes de empezar el experimento, verificar que el termo esté completamente li mp i o y v a c í o , e s d e c i r , q u e n o t e n g a g o t a s d e a g u a , p u e s e s t o p u e d e influir en losresultados.C a d a v e z q u e u s e mo s e l t e r mo d e s p u é s d e c a d a e x p e r i me n t o r e a l i z a r e s t a inspección.Verificar que el termómetro esté bien calibrado antes de usarlo. Hemos tenido que repetir numerosas veces el ensayo debido a que diferentes variables influían en los resultados y éstos eran muy dispares: Error de volumen: el volumen de agua medido no es exacto, porque cada persona lo mide de una manera diferente. Puede quedar algo de agua en el vaso de precipitados, aunque esto sólo altera el resultado en unas décimas. Cálculos inexactos a la hora de coger decimales. Pérdidas de calor en el calorímetro: al hacer el trasvase del agua y a través del agujero para el termómetro se pierde algo de calor. El agua usada no es pura, y por eso su calor específico no es 1 exactamente. A pesar de que lo hemos dado por válido, la densidad del agua es 1 gr/ml sólo a 4ºC y cambia a otras temperaturas. Observamos que se han obtenido resultados muy dispares entre los distintos grupos, lo que se debe a diversos motivos: Puede quedar algo de agua en el vaso de precipitados, aunque esto sólo altera el resultado en unas décimas. Pérdidas de calor en el calorímetro: al hacer el trasvase del agua y a través del agujero para el termómetro se pierde algo de calor. No haber esperado tiempo suficiente a que la temperatura se estabilice antes de medirla. Cada grupo ha usado un termómetro diferente, y además, cada uno está a una temperatura diferente. Error al calentar el agua: se debe a que la temperatura se mide o en la superficie del líquido o en la profundidad, y la fuente de calor (placa calefactora) no es homogénea, lo que hace que la parte superior esté más fría y la inferior más caliente. Suele ser el principal error.
- 10. Referencias Bibliografía: 1. http://es.wikipedia.org/wiki/Termodin%C3%A1mica#Principio_cero_de_la_term odin.C3.A1mica 2. http://www.lluisvives.com/servlet/SirveObras/89140622103481695565 679/002338_2.pdf 3. Libro: Beatriz Alvarencia y Antonio Máximo / Física General / Tercera Edición 4. Libro: Russell y Adebiyi / Termodinámica Clásica / Edición Segunda 5. R a ymo n d A ., S e r w a y; J e w e t , J o h n W. ( 2 0 0 3 ) . « C a l o r e s p e c í f i c o ». F í s ic a 1 . M é x i c o D .F .: Thomson. ISBN 970-686339-7 6. Resnik, Robert (2002). «Primera Ley de la Termodinámica». Física 1. México D.F.: CECSA.ISBN 970-24-0257-3.