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CALOR DE NEUTRALIZACINI. OBJETIVOS: Hallar los calores de neutralizacin de cada reaccin. Observar y calcular que el cambio de temperatura de bases fuertes y

cidos fuertes ocurren mas rpido que cuando son dbiles.

Se calcular mediante mtodo calorimtrico el calor de neutralizacin

presin constante

Representar mediante una grafica como cambia la temperatura con eltiempo.

II. INTRODUCCIN:La presente practica de laboratorio de laboratorio nos presentara la

manera de determinar el calor de neutralizacin de un acido y su

respectiva base para su neutralizacin. Debemos recordar que

debemos tener en cuenta que tenernos que tener un calormetro (eneste caso un termo) y colocar en el la base para luego ir agregando

cantidades proporcionadas de acido para ir tomando su temperatura y

de una manera indirecta con la suma de todas las cantidades de calor

determinar el calor de neutralizacin.

III. MARCO TEORICO:El calor de neutralizacin es el calor intercambiado en la reaccin de un

cido con una base a una dada temperatura y presin, para formar un

mol de agua. Por ser un DHreaccin, su valor depende de:

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La naturaleza qumica del cido y base utilizados

Sus concentraciones

La temperatura

En el caso de los cidos y bases fuertes muy diluidas, el calor de

neutralizacin puede considerarse independiente de la naturaleza

qumica de los reactivos debido a que cuando reaccionan, oxhidrilos y

protones ya se encuentran solvatados. As, la reaccin es siempre la

misma:

H3O+

+ OH- 2H2O DHneutralizacin

A 25C y una atmsfera, el calor de esta reaccin es de aprox. 13,7Kcal/mol.

Foto de material de reactivo y disposicin de materiales

Las reacciones de neutralizacin del tipo:

Tienen asociado un calor de reaccin que puede determinarse en un

calormetro Dewar. Cuando a presin constante, un proceso

fisicoqumico se realiza adiabticamente, el incremento total de

entalpa ser cero:

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Hsistema puede calcularse midiendo la temperatura del sistema

adiabtico. Considerando que los calores especficos varan muy poco

en el intervalo de temperaturas estudiado, se obtendra la expresin:

Para sistemas en disolucin se puede considerar que el calor especfico

del sistema es prcticamente igual al del agua.

En todo caso, se tiene que tener en cuenta el efecto del propio

calormetro en cuanto al intercambio energtico. Para ello, se calcula

su equivalente en agua; es decir, la masa de agua que producira el

mismo intercambio energtico que el calormetro.

Bombas calorimtricas:

BOMBA CALORIMETRICA CALORMETRO DE PLSTICO

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V. RESULTADOS EXPERIMENTALES:Se conocen las concentraciones y los volumenes de las bases 0.15L

[NaOH ] : 0.2306N , [H2SO4]: 0.8N , [H3PO4 ] : 0.7045N

[HCl]: 0.8N, [CH3COOH] : 0.8 N, [NH4OH] : 0.26 N

Hallando los volmenes de neutralizacin aplicando la ecuacin #equivalente-g de basees igual al #equivalente-g del acido.

NaVa = NbVb (1) , N = M* ..(2)

Para hallar los calores de neutralizacin hacemos uso de la ecuacin de calorimetra.

Q = CemT o tambin Q = CT (3) , C = (Cs + C c)

HRX = (ma + mb)CeT + CpT (4) ecuacin a utilizar para hacer nuestros

clculos.

HNEUTRA... = CpT /mol

1.-Medicion de la temperatura cada 10segundos de la solucin de NaOH(ac) HCl(ac) los

valores obtenidos fueron los siguientes :

Tiempo (seg) Temperatura (C0)

0 23.510 2420 24.530 24.540 24.550 24.5

Debido a que la solucin es acuosa el calor especifico (Ce) es del agua aproximadamente

entonces para hallar el calor de reaccin seria calcular el calor debido al calormetro mas

el calor debido al cambio en la temperatura.

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Hallado el volumen del acido clorhdrico.a) Para el (HCl) (100 ml)(0.2306 N) = (0.8 N)(Va) Va = 28.825 mln= 0.8*28.825*10

-3L = 0.02306 moles de acido ; CP = 1.749825

J/C

HNEUTRA =

= - 7.588 x J/mol

2.- NaOH(ac) - H2SO4(ac) ,

Tiempo (seg) Temperatura (C0)

0 24.510 24.520 2530 2540 2550 25

b) hallando el volumen para el acido H2SO4

(100 ml)(0.2306 N) = (Va)(0.8 N) , Va = 28.825 ml

n= 0.8*37.5*10-3

L = 0.02306 moles de acido ; Cp = 1.749825 J/C

HNEUTRA =

= -3.794 x J/mol

3. - NaOH(ac) - H3PO4(ac) ,

Tiempo (seg) Temperatura (C0)

0 21.510 22.5

20 22.830 2340 2350 23

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c) Hallando el volumen del acido H3PO4(100 ml)(0.2306 N) = (Va)(0.7045) , Va = 32.73 ml

n=0.7045* 32.73*10-3

L*= 0.023 moles; Cp = 1.749825 J/C

HNEUTRA =

= - 0.0114 J/mol

4.- CH3COOH(ac) - NH4OH , Cp = 1.749825 J/C

Tiempo (seg) Temperatura (C0)

0 22.510 2320 2430 24.340 24.550 24.560 24.570 24.680 24.690 24.6

d) Hallando el volumen para el acido HCl(100 ml)(0.26 N) = (0.8 N) (Va) , Va = 32.5 ml

n=0.8*32.5* = 0.026 moles

HNEUTRA =

= 0.014 J/mol

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8

21

21.5

22

22.5

23

23.5

24

24.5

25

25.5

0 10 20 30 40 50 60

Series1

Series2

Series3

VI. GRAFICAS DE LOS RESULTADOS EXPERIMENTALES:

azul

rojo verde

22

22.5

23

23.5

24

24.5

25

0 20 40 60 80 100

Series1

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VII. CONCLUSIONES:oEl calor de neutralizacin es igual a la entalpa de neutralizacin. oEl cambio de temperatura cuando se mezcla el cido y la base es

grande.

oEl cambio de temperatura despus de la reaccin permanececonstante, es decir en equilibrio.

oEl cambio de temperatura ocurre rpido despus; permanececonstante y luego comienza a descender.

oEl cambio de temperatura es mas rpido cuando se trata una basefuerte con un acido fuerte; no sucede lo mismo cuando se trata una

base dbil con un acido dbil.

PROCDIMIENTOS PARA LA PRACTICA DE LABORATORIO

Fuente: laboratorio de fisicoqumica-I; UNAC

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VIII. RECOMENDACIONES: Debemos tomar intervalos de 10 segundos para cada medicin de la

temperatura con ayuda de un cronometro.

Todas las reacciones se llevan a cabo dentro del calormetro (termo), sies posibles utilizar su tapa del calormetro y por la abertura de la tapa

colocar el termmetro para las mediciones de temperaturas.

Controlar las temperaturas de incrementos de acuerdo a cada tiempocon el termmetro.

TERMO PARA LA PRACTICA DE LABORATORIO

Fuente: laboratorio de fisicoqumica-I; UNAC

IX. BIBLIOGRAFIA: QUIMICA ANALITICA MODERNA- William f. Pickering-

EDITORAL REVRTE S.A Pg. 263-264

MANUAL DE ING. QUIMICO- JHON PERRY QUIMICA GENERAL 8 EDICION- PETRUCCI RALPH H. http://webs.uvigo.es/eqf_web/eqf_calorimetro.htm

http://webs.uvigo.es/eqf_web/eqf_calorimetro.htmhttp://webs.uvigo.es/eqf_web/eqf_calorimetro.htmhttp://webs.uvigo.es/eqf_web/eqf_calorimetro.htm

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X. PROBLEMAS RELACIONADOS AL CALOR DENEUTRALIZACION:

1) Se prepara una disolucin tomando 10 mL de una disolucin de cido sulfricodel 24% de riqueza en peso y densidad 1,17 g/mL, y aadiendo agua destiladahasta un volumen de 100 mL. Calcule:a) El pH de la disolucin diluida.b) El volumen de la disolucin preparada que se necesita para neutralizar 10 mLde disolucin de KOH de densidad 1,05 g/mL y 15 % de riqueza en peso.Masas atmicas: K = 39; S = 32; O = 16; H = 1.

Solucin

a) El pH de la disolucin diluida.

En primer lugar se calcula la masa de cido sulfrico (soluto) que se ha tomado

2,8 g es la masa de cido sulfrico (soluto) que hemos tomado en los 10 mL

disolucin 24% y d=1,17 g/mL

Pasamos esta masa a cantidad de sustancia (mol): 2,8 g H2SO4 = 0,029 mol H2SO4Esta cantidad de sustancia se ha disuelto en agua hasta completar un volumen de

100 mL, por tanto la concentracin es Molaridad=0,29 mol/L

El cido sulfrico es un cido muy fuerte, en un primer paso se produce ladisociacin total en HSO4-y H3O

+; el ion hidrogenosulfato es un cido fuerte pero

su disociacin no es total aunque para la realizacin de este ejercicio supondremos

que su disociacin en SO42-

y H3O+

es total. Por tanto, por cada mol de cido

sulfrico que tengamos en la disolucin, se producirn 2 mol de ion hidronio H3O+

Puesto que la concentracin inicial de H2SO4 es de 0,29 mol/L, tendremos que la

concentracin en el equilibrio de iones hidronio ser [H3O+] = 2 0,29 mol/L = 0,58

mol/L

Por tanto, pH= log [H3O+] = log 0,58 = 0,24 que es un pH muy cido como

corresponde a un cido muy fuerte.

b) El volumen de la disolucin preparada que se necesita para neutralizar 10 mL de

disolucin de KOH de densidad 1,05 g/mL y 15 % de riqueza en peso.

En primer lugar se calcula la masa de KOH (soluto) que se quiere neutralizar

1,6 g es la masa de KOH (soluto) que hemos tomado en los 10 mL disolucin15% y

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4.-Supngase que los extremos de una barra se mantienen a una misma temperatura de0C, y que la distribucin de temperatura inicial a lo largo de la barra est dada por:

T = 100. sen . x/L, donde T est en C.

Supngase que la barra es de cobre, de longitud L = 10 cm. y 1 cm de seccin

transversal.

a) Represntese en un diagrama la distribucin de temperatura inicial.

Estos valores dados por la distribucin de temperatura inicial T = 100. sen . x/L.

b) Cul es la distribucin de temperatura final despus de transcurrido un tiempo muy

largo?

La distribucin de temperatura final luego de haber transcurrido un tiempo bien largo es

0C, ya que el material al estar aislado y no tener ninguna influencia externa de

temperatura, solamente en los extremos se mantiene a la misma temperatura que ellos

por el flujo calorfico que los mencionados emanan, que es de 0C.

c) Dibjense las curvas que representaran las distribuciones de temperatura en instantes

intermedios.

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d) Cul es el gradiente de temperatura inicial en los extremos de la barra?.

Tenemos la ecuacin:

H = -k.A.T/x

por lo que de ah sacamos la diferencial de la temperatura que nos da:

Sustituyendo los valores de

K = 0,92 cal/s.cm.C

e) Cul es la corriente calorfica inicial desde los extremos de la barra hasta los cuerpos

que estn en contacto con ellos?.

Se tiene por frmula que:

H = -k.A.T/x y que:

Entonces se reemplaza y queda:

H = (-0,92 cal/s.cm.C).(1 cm ).(31,4 C/cm); por lo que dar la respuesta de:

H = 28,9 cal/s;

Esta respuesta solo se toma los valores absolutos, ya que para la barra en 10cm nos da la

respuesta negativa, en este caso solo por tomar los puntos de referencia.

f) Cul es la corriente calorfica inicial en el centro de la barra. Explquese cual es la

corriente calorfica en ese punto en cualquier instante posterior?.

Por frmula:

H = -k.A.T/x y:

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Por lo cual si es centro de la barra es X = 5;

H = -28, 9.cos (.5/10).(cal/s) = 0 cal/s;

Por lo cual nos indica que el centro de la barra no tiene ningn H, por lo que nos indica

tambin que en un instante posterior se va a mantener el mismo fenmeno, porque la

barra de cobre se encontrar en estado estacionario.

g) Cul es el valor de k/pc para el cobre y en que unidades se expresa?. Esta cantidad se

la denomina difusividad trmica.

Donde K = 0,92 cal/s.cm.C que es la conductividad trmica.

C es el calor especfico del cuerpo, pare el cobre es ce = 0,093 cal/g.C;

Y la p que es la densidad = 8,9 g/cm

h) Cul es la variacin inicial de temperatura por unidad de tiempo en el centro de la

barra?.

Frmula:

H = k.A.T/L

Segn la distribucin, en x = 0 cm:

T0 = 100 C.sen .0 cm/10 cm

T0 = 100 C.sen 0

T0 = 100 C.0

T0 = 0 C

En x = 10 cm:

Tf= 100 C.sen .10 cm/10 cm

Tf= 100 C.sen

Tf= 100 C.0

Tf= 0 C

Lo cual coincide con el enunciado.

En x = 5 cm (centro de la barra):

Tm = 100 C.sen .5 cm/10 cm

Tm = 100 C.sen /2Tm = 100 C.1

Tm = 100 C

Para rgimen no estacionario:

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Como no tiene componentes en y y z:

(1)

Esta diferencial me da:

Armo la ecuacin (1):

i) Cunto tiempo ha de transcurrir para que la barra alcance su temperatura final, si la

temperatura siguiera disminuyendo a ese ritmo?. (Este tiempo se le puede denominar

tiempo de relajacin de la barra).

Se tiene que la temperatura ms alta es de 100C en el centro de la barra que es X = 5,

entonces:

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j) A partir de las grficas de la parte c) puede esperarse que la variacin de temperatura

por unidad de tiempo en el punto medio permanezca constante, aumente o disminuya?.

La variacin de temperatura por unidad de tiempo en el X = 5 tiende a disminuir, ya que

conforme avanza el tiempo tambin disminuye su pendiente de relajacin, la cual hace

que e este caso la relacin dada para la temperatura inicial T = 100. sen . x/L vare.

k) Cul es la variacin de temperatura inicial por unidad de tiempo en un punto de la

barra situado a 2, 5cm de su extremo izquierdo?.

Dado que la X = 5 la:

T/t = -10,95 C/s

para X = 2, 5cm, ser la mitad de la relacin para X = %cm.

jhon

HCl + NaOH = Na Cl + H2o + calor

Q= m(agua solucion total )C(agua) (T finalT final)

calor de neutraliza

Qn= Q/ #eq-g( acido o base son igual por que neutralizan )