Calorimetra: Calor de disolucinAsignatura: Laboratorio de Fsico qumica

Objetivos- Determinar la entalpa de disolucin de NaOH en agua.- Desarrollar habilidades en el manejo de instrumentos de laboratorio y en el conocimiento de disoluciones de bases fuertes.

Marco tericoEl calor es una medida de transferencia de energa trmica que puede determinarse por medio del cambio en la temperatura de un objeto.El valor de Q para un sistema cuya temperatura vara de T1 a T2, puede expresarse como:

Los calores de disolucin son correspondientes a los procesos en que una sustancia slida, lquida o gaseosa llamada soluto se disuelve en otra generalmente lquida llamada disolvente y que para una temperatura y presin dadas, depende de la cantidad de solvente que hay en la solucin. Por esta razn es esencial especificar el nmero de moles de solvente por mol de soluto en un calor de solucin.Sin embargo, cuando la cantidad de solvente por mol de sustancia es grande, se encuentra ordinariamente que una dilucin posterior no produce un efecto trmico significativo, este hecho se indica mediante la notacin ac.La diferencia entre dos calores integrales de solucin cualesquiera proporciona el involucrado en la dilucin de una sustancia desde el estado inicial al final, y se denomina calor integral de dilucin de la sustancia.Una disolucin ideal aparece en el lmite donde las molculas de las diferentes especies son muy parecidas entre s, donde las molculas de soluto prcticamente slo interaccionan con molculas de disolvente, dada la elevadsima dilucin de los solutos. Las disoluciones ideales y las disoluciones diluidas ideales son diferentes, y no deben confundirse entre s. El calor de solucin es la variacin de entalpa relacionada con la adicin de una cantidad determinada de soluto a una cantidad determinada de solvente a temperatura y presin constantes.Casi todas las bases comunes son hidrxidos metlicos inicos. Las bases fuertes son solubles en agua y estn disociadas por completo en solucin acuosa diluida (Anexo 1). As pues, la concentracin de ion hidronio o hidroxilo viene dada directamente por la concentracin formal de soluto. As por ejemplo una disolucin rotulada como NaOH 0.3 M se compone de Na+(ac) 0.30 M y OH-(ac) 0.3 M, prcticamente no hay NaOH sin disociar. (Anexo 2)Para determinar el calor que absorbe el sistema se necesitan los calores especficos de las sustancias que intervienen en el sistema y que es caracterstico de cada una. (Anexo 3)Equipos y materiales- Vasos de precipitacin de 600 ml y 150 ml- 2 Termmetros de 100C- 8 g de NaOH- Agitador- 250 ml de H2O destilada- Balanza analtica- Vidrio reloj

Procedimiento1.- Colocar 100 g y 150 g en los vasos de precipitacin pequeo y grande.2.- Introducir el vaso pequeo en el grande a manera de bao mara cuidando de que el agua del recipiente externo est por encima del nivel del agua del recipiente interno.3.- Colocar los termmetros en cada recipiente y registrar la temperatura.4.- Pesar 8 g de NaOH en un vidrio reloj considerando la prdida al verter inmediatamente en el recipiente pequeo, midiendo la temperatura en los vasos cada 30 segundos hasta que se estabilice en cada recipiente.5.- Registrar la temperatura ms alta en cada recipiente.6.- Calcular la entalpa de disolucin de NaOH terico y prctico.

Resultados

Tabla #1

02424

302925

603326

903626.5

1203627

1503528

18033.528.5

2103329

2403229

2703229

30031.529.5

3303130

3603130

39030.830

42030.830

45030.530

4803030

5103030

5403030

5703030

Clculos

Como la presin es constante , entonces se puede calcular el calor de disolucin del NaOH conociendo las diferentes temperaturas.- Calor de disolucin de NaOH experimental

- Calor de disolucin de NaOH terico

Anlisis de resultados- Para validar la reaccin y obtener la entalpa de disolucin de NaOH se necesita conocer que una base fuerte se disocia completamente en el disolvente teniendo la misma concentracin de Na+ y OH-, es decir al disolver 0.1967 moles de NaOH se obtienen 0.1967 moles de y 0.1967 moles Na+ de OH-.- El resultado obtenido de -2094.05 cal se debe a que la muestra fue transferida inmediatamente al recipiente con agua permitiendo una mejor medicin de las temperaturas.- Existe una mnima transferencia de calor al medio, afectando al clculo de entalpa de disolucin y permitiendo que sea menor. - En la comparacin del calor de disolucin de NaOH terico con el prctico, el porcentaje de error de 1.846% es mnimo debido a las recomendaciones como verter la muestra inmediatamente despus de pesar para evitar la reaccin con el vapor de agua del medio.

Observaciones- Para calcular el calor absorbido por el sistema se necesita conocer el calor tanto en el interior como el exterior.- Mientras se pesa el NaOH una mnima cantidad reacciona con el medio.- El NaOH se disuelve completamente en H2O.

Conclusiones- Se calcul experimentalmente la entalpa de disolucin de NaOH teniendo un porcentaje de error bajo en comparacin con el terico.- Se desarrollaron habilidades en el manejo de instrumentos de laboratorio al realizar la disolucin de NaOH.- La entalpa de disolucin es un valor caracterstico de las sustancias.- Cuando la cantidad de solvente por mol de sustancia es grande, se encuentra ordinariamente que una dilucin posterior no produce un efecto trmico significativo.- Se conocen los fundamentos de la disolucin de bases fuertes.

Recomendaciones- Extraer el NaOH del recipiente con la mxima precisin posible para evitar que el vapor de agua en el medio reaccione con la muestra.- Pesar el vidrio reloj antes y despus de pesar la muestra para calcular el residuo de NaOH que no se traslad al sistema y obtener mejores resultados conociendo con mayor precisin la cantidad que reacciona.- Medir la temperatura inmediatamente despus de verter el NaOH en el agua, porque la reaccin es inmediata. - Pesar la muestra y transferirla inmediatamente al sistema para evitar que reaccione fuera del recipiente.- Agitar constantemente durante la reaccin para que se efecte mejor.

Bibliografa- Fisicoqumica versin en espaol de la obra Physical Chemistry, third edition de Gilbert W. Castellan 2ed, 1974. 1987. (pg. 144)- Fisicoqumica escrito por David W. Ball impreso en Mxico edicin 2005 (pg. 26) - Fundamentos de fisicoqumica de Samuel H. Maron y Carl F. Prutton 2002, editorial limusa S. A grupo Noriega editores, vigesimoctava reimpresin hecho en Mxico (pg. 153)- Introduccin a la fisicoqumica de Jos Luis Moreno, Ramn Garca Domnech, Gereardo M. Antn Fos Universidad de Valencia 2 edicin 2011 (pg. 12 y 22)- Fisicoqumica Irina N. Levine quinta edicin volumen 1 impreso en Espaa 2004 (pg. 327)- Qumica 8 edicin Kennet W. Whitten, Raymond E. Davis, M. Larry Peck, George G. Stanley edicin 2008 (pg. 126)- Analytical Chemistry an Introduction edicin original en lengua inglesa publicada por: Holt, Rinehart and Winston, versin espaola por Dr. Enrique Casassas Sim, propiedad de editorial revert S. A. edicin de 1986 (pg. 266)- Aplicaciones de la energa solar edicin original en lengua inglesa publicada por Addison-Wesley, versin espaola por el Dr. Jos Aguilar Peris y Dr. Juan de la Rubia Pacheco, propiedad de editorial revert S. A. Edicin en espaol 1982, impreso en Espaa (pg. 666)

AnexosAnexo #1

Qumica 8 edicin Kennet W. Whitten, Raymond E. Davis, M. Larry Peck, George G. Stanley edicin 2008 (pg. 126)

Anexo #2

Qumica 8 edicin Kennet W. Whitten, Raymond E. Davis, M. Larry Peck, George G. Stanley edicin 2008 (pg. 126)

Anexo #3

Aplicaciones de la energa solar edicin original en lengua inglesa publicada por Addison-Wesley, versin espaola por el Dr. Jos Aguilar Peris y Dr. Juan de la Rubia Pacheco, propiedad de editorial revert S. A. Edicin en espaol 1982, impreso en Espaa (pg. 666)