CALOR DE DISOLUCIN

CALOR DE DISOLUCIN2014-A

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO

FACULTAD DE INGENIERA QUMICA

TEMA:Calor de DisolucionPROFESOR : Gutierrez CubaCURSO:Laboratorio de Fsico Qumica IALUMNOS:Reyes Valencia Carola

BELLAVISTA- CALLAO

2014

OBJETIVOS Determinar el calor integral de disolucin mediante calorimetra cuando se preparan disoluciones de diferente concentracin.

Comparar el calor integral de solucin y el calor diferencial de solucin.

FUNDAMENTO TERICOI. CALOR DIFERENCIAL DE DISOLUCINCuando se disuelve 1 mol de soluto, el calor absorbido o liberado no es una cantidad constante, sino que vara con la concentracin de la disolucin. El calor absorbido o liberado por mol de soluto en cualquier instante del proceso de disolucin se denomina calor diferencial de disolucin l proceso de disolucin de una sustancia suele ir acompaado de una absorcin o desprendimiento de calor que, referido a un mol de sustancia. 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 la disolucin vara desde la del disolvente puro hasta la de la disolucin final. La expresin:

Se conoce como Calor diferencial de disolucin.

II. CALOR INTEGRAL DE DISOLUCINSe define como la variacin de entalpa que se produce al disolver una determinada cantidad de soluto en cierta cantidad de disolvente. La variacin total de calor, por mol de soluto, cuando la disolucin se ha completado, es el calor integral de disolucin.El calor integral de disolucin vara con el nmero de moles de disolvente en los que se ha disuelto el soluto. Cuando el soluto se disuelve en una cantidad de disolucin tan grande que cualquier dilucin adicional no da lugar a ninguna variacin de calor, se emplea el subndice (aq) en la ecuacin termoqumica. El efecto trmico tan frecuentemente observado al mezclar cido sulfrico con una gran cantidad de agua puede representarse por la ecuacin Se denomina calor integral de solucin al cambio de entalpa, cuando 1 mol de soluto se mezcla con una cantidad fija de solvente puro. Entonces el calor integral de solucin est relacionado con la cantidad de solvente o corresponde a una concentracin determinada. 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 y viene dado por:

Se debe diferenciar el calor integral de solucin de calor integral de dilucin (este ltimo es la variacin de entalpa se solucin cuando 1 mol de soluto se diluye con el mismo solvente puro de una concentracin a otra y es igual a la diferencia de calores integrales de cada una de las concentraciones. En el lmite cuando la fraccin molar del solvente tiende a 1 se tiene el calor integral del soluto a dilucin infinita (Hint ) y es igual al calor absorbido por el sistema cuando un mol de soluto se disuelve en una cantidad infinita de solvente a T y P constantes. Experimentalmente se observa que la entalpa integral de solucinHint depende de T, P n1y n2 (para una mezcla de dos componentes: un soluto y el solvente ); esto es:Hint= Hint (T, P, n1, n2)La diferencia total de (1) es:dHint = ((n1(n2Donde:H1 = (H2 = (

En la termodinmica se demuestra que la ecuacin es equivalente a:Hint = H1n1 + H2n2H1 y H2 son los calores diferenciales o las entalpas molares parciales de solucin del soluto y solvente respectivamente y son funciones de T, P y al composicin de la solucin. El calor diferencial de solucin implica una situacin en la que se mide el incremento de entalpa cuando un mol de solvente o de soluto se disuelve en un volumen tan grande de solucin que no se aprecia cambio apreciable en la concentracin de esta. Una curva caracterstica que representa la variacin del calor integral de 1 mol de soluto (n2= 1 = cte.) en solvente (n1).CALORES DE SOLUCION DE ALGUNOS COMPUESTOS

CompuestosH en kJ/mol en agua

Cloruro de hidrogeno-17.9

Nitrato de amonio+ 6.14

Hidrxido de potasio-13.77

Hidrxido de cesio-17.10

Cloruro de sodio+ 3.89

Clorato de potasio+ 9.89

cido actico-0.360

MATERIALES Y REACTIVOS: Vaso de precipitado

Luna de reloj

Termmetro

Soporte universal

Termostato

Balanza Analtica

Trpode y rejilla

Mechero.

Hidrxido de sodio

cido benzoico.

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

Clculo de la solubilidad del cido benzoico a 25C (temperatura ambiente). Se pesan aproximadamente 1 g de cido benzoico y se introducen en un vaso de precipitado aadindole posteriormente 125 mL de H2O. (Observamos que el slido en un principio no se disolvi en el agua a temperatura ambiente, conforme aumentamos la temperatura se va disolviendo.) Seguidamente se somete a calor hasta punto de ebullicin (Dejar 10 minutos).

Luego se retira el vaso de precipitado y se introduce el termmetro. Se espera que la temperatura disminuya hasta 30-35 aproximadamente. Una vez se alcanzado esta temperatura se introduce el vaso de precipitado al termostato que se encuentra a 25C hasta que alcance el equilibrio trmico a 25 C. (En estos momentos tendremos una disolucin saturada de cido benzoico a 25 C.)

Una vez alcanzado el equilibrio trmico, se procede separando el precipitado de la disolucin por filtracin con papel de filtro. Luego se pesan unos 25 mL del filtrado (disolucin saturada) y se valoran con NaOH 0.05 M utilizando como indicador la fenolftalena. El proceso se repite para cada temperatura requerida.

El NaOH se debe estandarizar con el biftalato de potasio (C8H5KO4), para saber su verdadera molaridad.Procediendo a la valoracin del NaOH:Datos : M C8H5KO4 = 204,2g/mol , m C8H5KO4 = 0,1004g Se prepara una solucin de C8H5KO4 agregando 0,1004g en 25 ml de Agua .Seguidamente se le agrega 2-3 gotas de fenolftalena. Al realizar dicha valoracin se observ que se necesit 10,6ml de NaOH para llegar al punto de equivalencia.

Mediante la formula:

Luego los 25ml retirado de la solucin previamente filtrada se procede a valorar con el NaOH para obtener la molaridad de la solucin del cido benzoico a 25C. Al realizar dicha valoracin se necesit 18,8 ml de NaOH para llegar al equilibrio.Debido:

Datos obtenidos: m solucin = 24.3387g

Hallando masa de :

m =

m agua : Hallando la fraccin molar del

T(C)mT (g)Gasto de NaOH (ml)masaH2O (g)MasaHB(g)Moles H2OMoles HBXHB

2524.431313.824.34260.08871.352

3024.29689.624.14180.1551.341

3524.338718.824.23230.10641.3468.7232x6.4766x

4024.1232924.0239360.0990641.3356.0787

Se repite mismo para obtener la fraccin molar del cido benzoico a otras temperaturas.

Hallando la entalpia de disolucin:

TC

29875.957

30375.308

30885.361

31392.831

CONCLUSIONES Nos dimos cuenta que, mientras gastamos un mayor volumen de cido fuerte la temperatura de la mezcla aumenta, comprobado as la relacin directa entre estas dos magnitudes. Concluimos que las reacciones cidos fuertes son exotrmicas.

BIBLIOGRAFIA

MARON Y PRUTTON, Fundamentos de Fisicoqumica, editorial Limuza, Dcima quinta reimpresin.

PONZ MUZZO GASTON Tratado de Qumica Fsica 2da edicin 2000.

ANEXOS

1.- En un calormetro, cuyo equivalente en agua es de 25 gramos se vierten 100 mil de agua a 20c. Se disuelven en ella 2 g de NaOH y se comprueba que la temperatura de la disolucin es 22c. Calcula la entalpa de la disolucin de NaOH en esas condiciones.El calor de disolucin se puede obtener a partir de la ecuacin.

Q=m.c.TQ= (100+2+25) g.4, 18J/gC. (22-20)CQ=1062JComo se han disuelto 2g del hidrxido:1062. (J/2g NaOH ).(40g de NAOH/mol)= 21234 J/molY por tanto:Hdisolucin =-21,2KJ / mol ( H< 0, por que el proceso es exotrmico)

2.- al aadir 10 g de NH4Cl a 100g de agua, la temperatura del sistema desciende en 6C. Calcula la entalpia de disolucin molar del NH4Cl, especificando si es proceso exotrmico o endotrmico. A partir de la ecuacin: Q= m.c.tQ= (100+10) g. 4,18 J/gC. -6C; Q= -2759 J2759. J/ 10g de NH4Cl. 53,5g/mol = 14760 J/molY por tanto:Hdisolucin = 14,8 KJ/ mol (ENDOTERMICA), porque se enfra el entorno.

3.- se mezcla 100g de una solucin acuosa de cido sulfrico que contiene 75% en peso en H2SO4 con 100 g de otra solucin acuosa tambin a la misma temperatura de 25C y que contiene 80% en peso en H2SO4. Calcular el cambio de entalpia por este mezclamiento:

En la primera solucin:#moles H2O/#moles de H2SO4 = 25/18 / 75/98 = 1,815 moles de H2O/ moles de H2SO4DE LA TABLA:H 298K= -39,3 KJ/mol-1 H = -39,3 KJ/mol-1.1, 765 mol= -30,06KJEn la segunda solucin #moles H2O/#moles de H2SO4 = 20/18 / 80/98 = 1,36 moles de H2O/ moles de H2SO4De la tabla:H 298K= -33,5 KJ/mol-1 H = -33,5 KJ/mol-1.0, 816 mol= -27,34KJEn la solucin final:Moles de H2O= 1,388 + 1,111= 2,499Moles de H2SO4= 0,7653+0,8163= 1,5816#moles H2O/#moles de H2SO4 = 2,499/1,5816 = 1,58H 298K= -37,1 KJ/mol-1 H = -37,1 KJ/mol-1.1, 58 mol= -58,62KJHmezclamiento= Hfinal (H1 - H2)Hmezclamiento=-58,62 (-30,06-27,34)Hmezclamiento = -1,22 KJ

4.- cuando un estudiante mezcla 50 ml de HCl 1 M Y 50 ml de NaOH 1M en un calormetro de vasos de caf, la temperatura de la disolucin resultante aumenta de 21C a 27c. Calcule el cambio de entalpia de reaccin, suponiendo que el calormetro pierde una cantidad insignificante de calor, que el volumen total de la disolucin de 100 ml, que su densidad es de 1g/ml y que su calor especifico es de 4, 18 J/ g-K

Si Q= m.ce.TSon 100 ml de solucin m= D.VM= 1g/ml. 100ml= 100gQ= 100. 4,18J/gC.(27.5-21)cQ= 2717 JEn la reaccin:HCl + NaOH NaCl + H2OSi M= #MOLES/V (L)NaCl= 1M NaOH= 1M#moles NaCl=1.0, 05= 0,05 moles#moles NaOH= 1.0, 05MOLES= 0,05 MOLESH/mol= 1mol. 2717J/0,05 mol = 54340 J/mol5.- Calcular la entalpia estndar de formacin del xido de zinc a partir de los datos siguientes:a) H2SO4 (AC) + Zn ZnSO4 + H2 H= -80, 1 Kcalb) 2H2 + O2 2H20 H= -136, 6 KcalC) H2SO4 (AC) + ZnO ZnSO4 + H2O H= -50, 52 Kcal

La reaccin de formacin del xido de zinc es: Zn + O2 ZnOY esta reaccin se obtiene a partir de las reacciones anteriores combinndolas de forma que se anulen los compuestos que no entran a formar parte de la reaccin pedida. Se combinan de la forma siguiente:-C) ZnSO4 + H2O H2SO4 (AC) + ZnO H= 50, 52 Kcal a) H2SO4 (AC) + Zn ZnSO4 + H2 H= -80, 1 Kcal1/2b) H2 + 1/2O2 H20 H= -68, 3 Kcal

Zn + O2 ZnO H= -97,88 Kcal

13