Calor Integral de Solucion
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REPUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA
UNIVERSIDAD DEL ZULIA
FACULTAD EXPERIMENTRAL DE CIENCIAS
DEPARTAMENTO DE QUIMICA
UNIDAD ACADEMICA DE FISICOQUIMICA
CALOR INTEGRAL DE SOLUCION
Presentado por:
Br. Nicole Machado Tubiez
C.I.: 21491786
Maracaibo, enero de 2015
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RESUMEN
Para la siguiente experiencia se determino el calor integral de solucin del
etanol, utilizando como mtodo un calormetro en donde se evidencian las reacciones
obteniendo as resultados negativos (reaccin exotrmica), as como tambin el calor
integral de solucin a dilucin infinita que arroj un resultado de -11,559 kJ/mol
INTRODUCCION
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. El argumento puede aplicarse a cualquier solvente con pequeas
modificaciones. El cambio de estado se representa por:
X + nAq X nAq, H
Se adiciona un mol de soluto X a n moles de agua. En esta ecuacin se le da al agua el
smbolo Aq. Es conveniente asignar al agua en estas reacciones de solucin una entalpia
convencional de cero. Considrense los ejemplos:
HCl(g) + 10Aq HCl.10Aq, H1= -69,01 kJ/mol.
HCl(g) + 25Aq HCl.25Aq, H2= -72,03 kJ/mol.
HCl(g) + 40Aq HCl.40Aq, H3= -72,79 kJ/mol.
HCl(g) + 200Aq HCl.200Aq, H4= -73,96 kJ/mol.
HCl(g) + Aq HCl.Aq, H5= -74,85 kJ/mol.
Los valores de H tienen la dependencia general entre el calor de solucin y la
cantidad de solvente. A medida que se utiliza ms solvente, el calor de solucin se
aproxima a un valor lmite, el valor de la solucin infinitamente diluida. Este valor de
H es conocido como calor de dilucin.1
La entalpa de solucin, entalpa de disolucin o calor de disolucin es el cambio
de entalpa asociado a la disolucin de una sustancia en un solvente a presin constante.
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El calor de solucin es una de las tres dimensiones del anlisis de solubilidad. Se
expresa ms frecuentemente en kJ/mol a temperatura constante. El calor de solucin de
una sustancia est definido como la suma de la energa absorbida, o
energa endotrmica (expresada en kJ/mol "positivos"), y la energa liberada, o
energa exotrmica (expresada en kJ/mol "negativos").
Debido a que el calentamiento disminuye la solubilidad de un gas, la disolucin de los
gases es exotrmica. Consecuentemente, al disolverse un gas en un solvente lquido, la
temperatura disminuye, mientras que la solucin contina liberando energa. ste es un
efecto del incremento en el calor o de la energa requerida para atraer a las molculas de
soluto y solvente en otras palabras, esta energa supera a la energa requerida para
separar a las molculas del solvente. Cuando el gas est disuelto completamente (eso es
puramente terico dado que ninguna sustancia puede disolver infinitamente) el calor
de solucin estar al mximo.2
A continuacin se mostrara la metodologa de la prctica de calor integral de disolucin.
PARTE EXPERIMENTAL
Se determino la capacidad calorfica del calormetro asignado. Se midieron
20mL de etanol y 40mL de agua, respectivamente, utilizando cilindros graduados. Se
determino la temperatura de cada lquido por separado. Se mezclaron los lquidos
vertindolos rpidamente en el recipiente interno del calormetro, este fue tapado
seguidamente se procedi a agitar la solucin alcohlica y se medio la temperatura por
intervalos de 30s. Se tomo como temperatura final la ms alta del sistema. Se repiti la
experiencia combinando volmenes de agua y etanol indicados en la Tabla 1. (Ver
anexos).
RESULTADOS Y DISCUSIN
1. Determinacin de la capacidad calorfica del calormetro:
Para el desarrollo de esta experiencia se necesita del valor de calor que absorber el
calormetro a esto tambin se le conoce como calibrado, aqu se presentan en forma de
tabla:
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Tabla 1. Capacidad calorfica del calormetro
Muestra mf (g) Tf(C) mc (g) Tc(C) Te(C) Ccal (cal/C)
1 50 22 50 59 39 8,82
2. Calor integral de disolucin del etanol:
Tabla 2. Experiencia de calor integral de disolucion del etanol.
Muestra Vetanol (ml) Tetanol (C) Vagua (ml) Tagua (C) Te(C) Hint (KJ/mol)
1 20 22 40 20 31 -7,55
2 15 22 50 23 28 -5,45
3 10 22,5 50 23 27 -7,48
4 10 22 60 21 24 -5,05
5 5 23 50 23 26 -9,022
6 5 22 60 23 26 -10,61
7 2,5 25 50 23 25 -11,71
8 2,5 24 60 23 25 -13,56
Entre el etanol y agua no hay reaccin qumica, es decir no se producen
sustancias nuevas, solo se diluye la concentracin del etanol en cierta cantidad de agua.
Para este caso los puentes de hidrogeno que se forman entre el soluto y solvente son
relaciones de ms alta energa que las que tienen las molculas de agua y alcohol por
aparte. Por eso la disolucin libera energa en forma de calor, es decir es una reaccin
exotrmica, este tipo de reacciones hace que la energa de las molculas de los
productos sea menor que la energa de las molculas de los reaccionantes. En las
reacciones qumicas exotrmicas se desprende calor, el H es negativo y significa que
la energa de los productos es menor que la energa de los reactivos, como se puede
observar nuestros H son negativos, esto tambin se debe a que la temperatura de
equilibrio es mayor a la temperatura de etanol y agua.
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3. Molalidad de las diferentes muestras:
A continuacin se muestras en forma de tabla las molalidades para el etanol para
posteriormente hacer la grafica calor integral de solucin (Hint) vs Molalidad (M) del
etanol:
Tabla 3. Molalidad del etanol
Muestra Molalidad (mol/kg)
1 8,575
2 5,14
3 3,42
4 2,85
5 1,7
6 1,41
7 0,856
8 0,713
Grafica 1. Calor integral de solucin Vs Molalidad para el etanol.
En la grfica anterior se pueden observar los datos arrojados experimentalmente,
asimismo se observa que el calor integral de disolucin aumenta a medida que
disminuye la fraccin molar del soluto en disolucin. A causa de esto la pendiente que
se muestra en dicha grfica representa el ajuste por mnimos cuadrados de polinomios.
Definitivamente es importante decir que el valor del coeficiente de correlacin (R2) en
y = 0,7476x - 11,559 R = 0,5948
-16
-14
-12
-10
-8
-6
-4
-2
0
0 5 10 15
Cal
or
nte
gral
de
so
luci
on
(H
form
)
Molalidad (mol/Kg)
Grupo 1
Lineal (Grupo 1)
-
la grfica nos muestra que no hay un buen ajuste, es por eso que no se puede observar
bien la curva de la experiencia.
El calor integral de disolucin infinita es el calor correspondiente a la disolucin
de un mol en una gran cantidad de disolvente. Para determinar el mismo (Hint) para el
etanol, se ejecuta a travs de la ecuacin polinmica (y= 0,7476x 11,559)
desarrollando el limite cuando la molalidad tiende a cero (x=0) arrojando como
resultado -11,559 kJ/mol, concluyendo que es un proceso exotrmico.
CONCLUSION
La experiencia realizada alcanzo su objetivo planteado el cual era determinar el
calor integral de una solucin, evidenciando un proceso exotrmico que arrojo un valor
de -11,559Kj/mol, al igual que el valor del cambio de entalpa global es la suma de los
cambios de entalpa individuales de cada paso.
REFERENCIAS
1. Gilbert W. Castellan, 1974 - 1987, Fisicoqumica, 2a Edicin, Mxico, Addison
Wesley Longman, Editorial Pearson, 144.
2. http://es.wikipedia.org/wiki/Entalp%C3%ADa_de_disoluci%C3%B3n
ANEXOS
Tabla 1. Volumenes de etanol y agua.
Muestra Volumen etanol (ml) Volumen agua (ml)
1 20 40
2 15 50
3 10 50
4 10 60
5 5 50
6 5 60
7 2,5 50
8 2,5 60
1) Calculo de la capacidad calorfica del calormetro:
-
= 8,82 cal/C
2) Calculo de calor de disolucin integral del etanol:
Muestra 1: