EFECTO CALORIFICO DE LAS REACCIONES ACIDO BASE

EFECTO CALORIFICO DE LAS REACCIONES ACIDO BASE

El estudio de la Calorimetría, comprende la medición de los cambios de calor, producido en los procesos físicos y químicos. El equipo que se emplea en un laboratorio para realizar estas mediciones se llama calorímetro. Recuerden que una manera de medir el calor es la temperatura.

Para comprender como se puede medir la cantidad de calor analizaremos dos situaciones:

Las compresas frías son bastante empleadas para aliviar dolores musculares. Ahora analicemos que ha ocurrido, desde el punto de vista termodinámico:

• La compresa ha estado en el congelador, por lo tanto se encuentra fría´, entre 0°C y unos 4°C .

• La compresa se coloca sobre la pierna del paciente, ésta debe estar a unos 36 o 37°C.

• Al cabo de cierto tiempo, la compresa ya no está "fría", y la pierna del paciente ya no está a la temperatura inicial.

• La compresa ganó calor y que este calor fue cedido por la pierna del paciente.

Si un clavo de hierro lo pones al fuego, hasta que se encuentra al “rojo vivo” (alta temperatura), y lo introduces en un vaso con agua a temperatura ambiente. Tu experiencia te dice que el agua se calentará.

Si analizamos la situación desde el punto de vista termodinámico, podemos pensar que:

• El clavo es el sistema y al agua es el entorno, diremos que el calor liberado por el sistema (qsistema<0), ha sido absorbido por el entorno (qentorno>0)

Si para realizar el experimento del clavo empleamos un calorímetro. Teniendo en cuenta que

un calorímetro es un recipiente adiabático (sistema aislado, que no permite la entrada ni salida

de calor), en donde el q=0, podremos concluir:

-q liberado = q absorbido

Lo que es lo mismo que pensar que:

q liberado + q absorbido =0

El calor de una reacción se mide en un calorímetro, recipiente adiabático en donde se determina el calor absorbido o desprendido durante la reacción. Hay dos clases de calorímetros, cada uno de ellos emplea un proceso diferente y han sido diseñados para situaciones diferentes también.

Calorímetro a presión constante: mide el calor a presión constante, por lo tanto determina directamente la variación de la Entalpía:

Calorímetro a volumen constante, llamado también bomba calorimétrica: mide el calor a volumen constante, por lo tanto determina directamente la la variación de la energía interna:

Calorimetría a Volumen Constante

En la figura que se da a continuación se muestra el esquema de una bomba caloimétrica (calorímetro a volumen constante

Si queremos determinar el calor de reacción de la combustión de una muestra, colocamos la muestra en una bomba calorimétrica.

Debemos conocer:

• El peso de la muestra analizada, recordemos que el calor es una propiedad extensiva.

• El volumen de agua que se colocará en el interior de la bomba calorimétrica.

• La temperatura del agua antes de iniciar la reacción de combustión.

• La bomba debe cerrarse, recuerden que es un sistema adiabático.

• Luego de ello, haciendo uso de unos dispositivos eléctricos se genera la chispa que provocará la combustión de la muestra.

• Lo que ocurrirá en el interior de la bomba, lo podemos ver en el esquema siguiente:

Ahora debemos calcular la cantidad de calor absorbido por el agua y por la bomba calorimétrica, con estos dos datos podemos calcular el calor de la reacción de combustión.

Teniendo en cuenta la cantidad de agua que contiene el calorímetro, por lo general está cantidad es constante para cada equipo.

Cálculo de la cantidad de calor absorbido por el agua:

Si se conoce, la capacidad calorífica del material de la bomba (la masa de la bomba y el calor específico del material del que está hecha, permanecen constantes), podemos decir:

Conociendo el calor absorbido por el agua y por la bomba, podemos determinar el calor liberado por la reacción, que en el ejemplo es de combustión. Tengan en cuenta que el calor determinado es respecto a la muestra que se ha quemado. Por ejemplo, si colocamos 1,5 g de una sustancia y determinamos el calor de combustión, este será el calor liberado por 1,5 g de la sustancia en cuestión. Cuando se trabaja siempre con la misma bomba calorimétrica:

• la masa de agua y de la bomba son constantes.

• el calor específico del agua y del material también son constantes.

Recordar que en una bomba calorimétrica se mide el calor

...