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Trabajo practico de termoquimica

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Agregado: 10 de OCTUBRE de 2002 (Por ) | Palabras: 1111 | Votar! | Sin Votos | 1 comentario - Leerlo | Agregar Comentario
Categoría: Apuntes y Monografas > Qumica >
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    Termoqumica

     

    Trabajo Prctico

    1.‑ Conceptos bsicos:

    Energa, calor y trabajo. Primer principio de la termodinmica. Convencin de signos. Entalpa. Calor de reaccin a volumen constante. Procesos endo y exotrmicos. Calorimetra adiabtica. Unidades de energa.

    2.‑ Descripcin del trabajo a realizar:

    Se utilizar como calormetro sencillo un termo de vidrio, y se medirn las temperaturas con un termmetro graduado a la dcima de grado.

    Durante todas las experiencias deber agitarse suave y continuamente el contenido del calormetro.

    2.1.‑ Determinacin de la constante del calormetro:

    Antes de disponer el uso del calormetro para determinar la variacin de energa trmica de una reaccin determinada, ste deber ser calibrado para establecer la relacin existente entre la variacin de temperatura observada y la cantidad de calor producida por la reaccin.

    Se denomina constante del calormetro a la cantidad de calor absorbida o liberada por el calormetro para elevar o disminuir su temperatura en 1 C. Esta energa trmica es la necesaria para calentar o enfriar el recipiente calorimtrico, el termmetro y el agitador. Hay que tener en cuenta en la realizacin de las experiencias que las medidas deben hacerse con un volumen de lquido constante, pues si ste vara, cambiar la constante del calormetro.

    para determinar la constante del calormetro, se mide la variacin de temperatura experimentada por el mismo al producirse un proceso que intercambie una cantidad de calor conocida.

    En este caso se utilizar el calor de dilucin del cido sulfrico concentrado (98% m/m, /= 1.84 g/cm3 que ha sido determinado con exactitud por varios experimentadores.

    2.1.1.‑ Tcnica:

    Coloque en el calormetro 100 cm3 de agua a temperatura ambiente medidos con probeta. Tape y agite suavemente, tome la temperatura cada 30 segundos y grafique tempetura versus tiempo, como indica la figura. Procure constancia de temperatura. determine a partir de estos puntos la recta c.

    A los 4 o 5 minutos destape levemente el calormetro y agregue, con pipeta seca, 2 cm3 de cido sulfrico concentrado.

    Anote el tiempo al cual se realiza el agregado y agitando cuidadosamente para evitar roturas siga midiendo la temperatura de la solucin cada 30 segundos hasta que la pendiente de la curva c (ver figura) sea constante.

    Determine la variacin de temperatura trazando una vertical en el tiempo que corresponde al agregado del cido y extrapolando las rectas c y c' a este tiempo.

    Clculos:

    Por tratarse de un sistema adiabtico donde /Qi = 0, toda la energa trmica producida por la reaccin es cedida al calormetro (o viceversa).

    Qtotal = Qreaccin + Q calormetro + Qsolucin= 0


    es decir;

    -Qreaccin = Q calormetro + Qsolucin

    De esta manera es posible determinar Qreaccin si se conoce Q calormetro y viceversa. El Qcalormetro se encuentra relacionado con el T medido segn:

    Qcalormetro = K. ΔT = K . (Tf-Ti)

    Donde K es la constante del calormetro

    Como se trabaja a presin constante y en ausencia de trabajo til, Q= variacin de entalpa; por lo tanto, su valor depender solamente de los estados inicial y final del sistema (funcin de estado)

    De esta forma, es posible analizar Qreaccin en funcin de procesos que lleven el sistema del mismo estado inicial al mismo estado final por caminos adecuados al propsito del clculo. Para el caso de la determinacin de la constante del calormetro, el ciclo a analizar (ntese que no es el nico posible) es:

    Q1

    m1 H2SO4(conc.) + m2 H2O (1) ‑‑‑‑‑‑‑‑‑> (m1 + m2)H2SO4(dl.) (Ti)

    Estado inicial (Ti)

    Q2

    (m1 + m2) H2SO4(dl)(Tf)

    ESTADO FINAL (Tf)

    De tal manera:

    -Qreaccin = Q calormetro + Qsolucin

    - Qsolucin - Qreaccin = Q calormetro

    donde mtotal= masa de solucin = m1 + m2

    C = calor especfico de la solucin.

    Qcalormetro= K. ΔT= ‑ ΔHd ‑ m C ΔT.

    y por lo tanto:

    de donde se puede despejar K, conocidos ΔHd y los dems datos.

    Puesto que las soluciones que se usarn son diludas, se puede suponer, con un error menor del 1%, que el calor especfico de esas soluciones es igual al del agua pura (1cal/g.C).


    Obtenga el valor de ΔHd a partir de la tabla I, calcule la concentracin de la solucin diluda de cido sulfrico.

    Tabla I

    Volumen de H2SO4(c) en cm3 a 100 cm3 en agua

    Concentracin final de la solucin (en moles por litro)

    ΔH (KJoule)

    3

    -3.96

    2,5

    -3.28

    2,3

    -3.00

    2

    -2.62

    1,5

    -1.98

    m

    Indicaciones para el informe

    Tabla de datos: 1ra. det. 2da. det.

    Volumen de agua en el calormetro:

    Volumen de sulfrico conc. agregado

    ΔH (vase tabla I)

    Resultados:

    Masa de solucin resultante:

    ΔT = Tf ‑ Ti(grfico):

    K:

    Nota: Si la concordancia entre ambas determinaciones se encuentra dentro del margen del error experimental (consulte con el docente) tome el promedio entre ellas como valor correcto de K. De no ocurrir as, debe realizar ms determinaciones hasta obtener al menos dos valores adecuados.

    2.2.‑ Determinacin del calor de fusin del hielo:

    2.2.1.‑ Tcnica:

    Enjuague varias veces el termo para enfriarlo.Coloque en el calormetro 100 cm3 de agua medidos con probeta, tape ste y agite suavemente, tome la temperatura cada 30 segundos y grafique temperatura vs. tiempo en forma anloga a lo realizado en la experiencia anterior. Procure constancia de temperatura. Destape suavemente y agregue un cubito de hielo; agitando registre la temperatura cada 30 segundos; sta debe llegar a un valor prcticamente constante.


    Realice un grfico correspondiente y determine ΔT

    Mida el volumen de agua contenida en el calormetro con una probeta. La diferencia de volumen con respecto a los 100 cm3 colocados inicialmente permite calcular la masa del cubito de hielo.

    masa de hielo = variacin del volumen de agua. δagua

    Clculos:

    Plantee el ciclo correspondiente y resuelva el balance trmico.

    Indicaciones para el informe:

    Tabla de datos:

    Constante del calormetro:

    Volumen inicial de agua:

    Volumen final de agua:

    Resultados;

    ΔT= Tf‑Ti(grfico):

    ΔV = Vf‑Vi:

    Masa de hielo:

    ΔHfusin =(kJ.mol‑1)

    ΔHfusin del hielo (valor de tablas) (kJ.mol‑1):

     
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