LABORATORIO DE FISICOQUIMICA I Práctica N°2: TERMOQUIMICA

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS

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FACULTAD QUÍMICA E INGENIERIA QUÍMICA

DEPARTAMENTO ACADÉMICO DE FISICOQUIMICA

LABORATORIO DE FISICOQUIMICA I

Práctica N°2: TERMOQUIMICA

Profesora: Ing. Consuelo Carasas

Alumno: Ochoa Layza Jossimar Renato                                Código: 15070139

Fecha de realización de la práctica: 14 de setiembre del 2016

Fecha de entrega de informe: 21 de setiembre del 2016

Lima – Perú

2016 – II

ÍNDICE

1. ÍNDICE        2
2. RESUMEN        3
3. INTRODUCCIÓN        4
4. PRINCIPIOS TEÓRICOS        5
5. DETALLES EXPERIMENTALES        8

1. Materiales        8
2. Reactivos        8
3. Equipo        8
4. Procedimiento Experimental        9

1. TABULACIÓN DE DATOS Y RESULTADOS EXPERIMENTALES        9

1. Tablas de datos experimentales        9
2. Tablas de Datos Teóricos        10
3. Tablas de Resultados y % de errores del trabajo de laboratorio        11

1. EJEMPLOS DE CÁLCULOS        11
2. ANALISIS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS        14
3. CONCLUSIONES        14
4. RECOMENDACIONES        15
5. BIBLIOGRAFIA        15
6. ANEXOS        16

1. Tabla de Entalpia de Formación        16
2. Hoja de Seguridad del HCl        17
3. Hoja de Seguridad del NaOH        18
4. Cuestionario        19

RESUMEN

Esta práctica tiene dos objetivos principales, el primero es determinar la cantidad de calor dentro de un sistema aislado producida por una interacción de agua fría y caliente. Y el segundo objetivo es determinar el cambio térmico que produce una reacción de neutralización.

El método consistió, en que ya instalado nuestro equipo, que debe de estar compuesto por un termo, una pera y un termómetro; debemos de tener 2 sustancias con distintas temperaturas, una que va en la pera y la otra en el termo, al mezclar ambas sustancias notaremos que habrá un cambio térmico, que con el pasar de los segundos obtendremos una temperatura de equilibrio. Y una vez hecho eso podremos calcular la cantidad de calor que puede haber en una reacción química, que puede ser una reacción endotérmica o exotérmica.

Las condiciones de laboratorio fueron:

• P(mmHg) = 750
• Temperatura = 21°C
• % Humedad Relativa =93%

Para poder entender muy bien la práctica debemos de tener bien en claro que es la termoquímica, ya que el tema en sí, se encarga de estudiar los cambios energéticos ocurridos durante las reacciones químicas que pueden ser una reacción de calor o de neutralización.

El resultado en esta práctica fueron las siguientes: La capacidad de calor de todo el sistema me resultó 196.92 cal/°C y el calor de neutralización fue de 11.14 Kcal/mol. Teniendo como dato teórico 13.68 Kcal/mol del calor de neutralización, obtuve un porcentaje de error de 18.57%, este error un poco grande capaz fueron por la valoración del biftalato o por alguna medida inexacta del termómetro.

Pude concluir que el tipo de sistema que vayamos utilizar puede influir por el intercambio de energía con el medio ambiente, por eso es recomendable utilizar un sistema aislado, como puede ser el calorímetro. Debemos de tener mucho cuidado al momento de valorar, porque si no nuestro porcentaje de error sería muy grande.

INTRODUCCIÓN

La termoquímica es la rama de la Termodinámica que investiga el flujo de calor hacia dentro o hacia fuera de un sistema en reacción y deduce la energía almacenada en los enlaces químicos. Conforme los reactantes se convierten en productos, el sistema puede absorber energía o liberarla al medio.  Para una reacción que tiene lugar a temperatura y volumen constante, el calor que fluye del sistema es igual a 𝞓U de la reacción. Para una reacción que tiene lugar a temperatura y presión constante, el calor que fluye del sistema es igual a 𝞓H de la reacción.

Existen algunas aplicaciones de la termoquímica a nivel industrial, como por ejemplo a los procesos de almacenado de la energía solar para la producción de combustibles, tenemos a:

• Producción solar de Hidrógeno
• Producción solar del Cemento
• Producción de metales y sustratos cerámicos

La propiedad química del almacenamiento de energía que poseen algunas sustancias es una de las razones técnicas fundamentales para el éxito y desarrollo de tecnologías basadas en el carbón o el petróleo. Los desarrollos hacia sistemas energéticos globales sostenibles va a exigir la sustitución de los carburantes fósiles por otros cuya principal fuente sea energía renovable. Si la radiación solar se utiliza para producir un combustible idéntico o con propiedades similares a los basados en materias primas y procesos de conversión convencionales, se tienen los denominados "combustibles solares".

Una característica común de todos estos procesos es que requieren un elevado aporte energético con altas densidades de flujo solar, lo que requiere una tecnología de alta concentración.

PRINCIPIOS TEÓRICOS

Termoquímica

La termoquímica estudia los cambios energéticos ocurridos durante las reacciones químicas. El calor que se transfiere durante una reacción química depende de la trayectoria seguida puesto que el calor no es una función de estado. Sin embargo, generalmente las reacciones químicas se realizan a P=cte. o a V=cte., lo que simplifica su estudio. La situación más frecuente es la de las reacciones químicas realizadas a P=cte., y en ellas el calor transferido es el cambio de entalpía que acompaña a la reacción y se denomina "entalpía de reacción". La entalpía es una función de estado, luego su variación no depende de la trayectoria.

Tipos de Reacciones Químicas

Las reacciones donde la variación de entalpía es positiva (calor absorbido en la reacción) son llamadas reacciones endotérmicas, mientras que aquellas cuya variación de entalpía es negativa (calor cedido por el sistema durante la reacción) son llamadas reacciones exotérmicas.

Si la reacción endotérmica se realiza en un sistema de paredes adiabáticas, como consecuencia de la reacción se produce una disminución en la temperatura del sistema. Si la reacción es exotérmica y se realiza en un recipiente de paredes adiabáticas, la temperatura final del sistema aumenta.

Si las paredes del sistema son diatérmicas, la temperatura del sistema permanece constante con independencia de la transferencia de energía que tiene lugar debido al cambio en la composición.

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SISTEMA

Es una parte pequeña del universo que se aísla para someterla a estudio, al resto que está fuera de ello se le denomina ENTORNO.

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Tipos de Sistemas:

• Aislado: No hay transferencia de masa o energía con el entorno. Un ejemplo es un termo ideal (aislado y de paredes rígidas).
• Cerrado: No hay transferencia de masa pero sí de energía en forma de calor, trabajo o radiación. Por ejemplo cualquier recipiente cerrado no ideal.
• Abierto: Transfiere masa y energía con su entorno. Un ejemplo es el cuerpo humano.

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Para el estudio del sistema se pueden estudiar muchas funciones variables de estado, tales como el volumen (V), la presión (P), la temperatura (T), el número de moles (n), la entalpía (H), la entropía (S), etc.

Entalpía (H): Magnitud termodinámica de un cuerpo, igual a la suma de su energía interna más el producto de su volumen por la presión exterior. La entalpía como tal no se puede medir, lo que sí se puede medir son variaciones de entalpía.

Energía Interna (U): No es correcto hablar de calor en un cuerpo ni de energía calorífica de un cuerpo, el término correcto es la energía interna, la cual es la suma da la energía potencial interna, de cada una de las partículas del sistema, más la energía cinética de estas partículas con respecto al centro de masas.

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