Laboratorio # 3 Calorimetría

Laboratorio # 3

Calorimetría

Objetivos

1. Determinar el cambio de energía en una reacción de neutralización.
2. Aceptarla conversión de energía como un fenómeno constante en los procesos que nos rodean.

Introducción

Al mirar a nuestro alrededor se observa que las plantas crecen, los animales se trasladan y que las máquinas y herramientas realizan las más variadas tareas. Todas estas actividades tienen en común que utilizan energía para poder desarrollarse. La energía se manifiesta en los cambios físicos y está presente también en los cambios químicos.

La energía calorífica se manifiesta cuando hay una diferencia de temperatura de modo que el calor es directamente proporcional a la masa (magnitud extensiva) y a la diferencia de temperatura (.[pic 1]

Durante las reacciones químicas, se rompen y crean nuevos enlaces, dando lugar a cambios de energía donde el sistema puede liberar o recibir ésta de los alrededores. En una reacción de neutralización un ácido reacciona con una base para producir agua y calor generado se puede estimar, midiendo los cambios de temperatura ( que ocurren en el interior de un calorímetro con una pared que actúa como aislante térmico. [pic 2]

Este dispositivo es básico para investigar los cambios de energía en las reacciones e interpretarlos desde una perspectiva termodinámica.  

Procedimiento

1. Construcción del calorímetro

1. Perfore la esfera de poliestireno de tal forma que se adapte el tubo de ensayo.

1. Determinación de la constante del calorímetro

1. Etiquete dos tubos de ensayo con los números 1 y 2. Al tubo 1 lo identificaremos como ¨calorímetro¨, ya que en este se llevará a cabo la reacción de la parte C.
2. Agregue 2 cm3 de agua en el calorímetro y colóquelo en un baño de agua a temperatura ambiente; mida la temperatura con un termómetro y regístrela.
3. En el tubo de ensayo 2 agregue 2 cm3 de agua y colóquelo en un baño de agua a 50 °C. Espere a que se estabilice la temperatura de ambos tubos, mida y registre las temperaturas.
4. Coloque el calorímetro dentro del bloque de poliestireno y añada inmediatamente el contenido del tubo de ensayo 2.
5. Arranque el cronómetro en el momento de la adición y mida temperaturas cada 30 segundos, por un periodo de 3 minutos.
6. Repita el procedimiento anterior.

1. Determinación del calor de neutralización

1. Etiqueta dos tubos de ensayo con los números 1 y 2. Al tubo 1 lo identificaremos como el ¨calorímetro¨, ya que en este se llevará a cabo la reacción química.
2. Coloque en un baño de agua a temperatura ambiente los dos tubos, el tubo 1 con 2 cm3 de HCl y el tubo 2 con 2 cm3 de NaOH, respectivamente.
3. Espere a que la temperatura de ambos tubos se estabilice y alcance aproximadamente (Se debe tener cuidado de no intercambiar los termómetros en las soluciones. Registre las temperaturas iniciales. [pic 3]
4. Inmediatamente coloque el tubo 1 en el bloque de poliestireno y añada rápidamente el contenido del tubo 2.
5. Agita a solución y efectúa lecturas de la temperatura hasta registra el máximo valor que se alcanza en el sistema.

Resultados

1. Determinación de la constante del calorímetro

[pic 4]

[pic 5]

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[pic 7]

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= [pic 10]

= [pic 11]

[pic 12]

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= [pic 18]

= [pic 19]

[pic 20]

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= [pic 22]

Conversión a J

[pic 23]

1. Determinación del color de neutralización

[pic 24]

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[pic 31]

[pic 32]

Conversión a J

[pic 33]

Análisis de resultados

La experiencia se realiza en un calorímetro (presión constante) y consiste fundamentalmente en medir el aumento de temperatura debido a la reacción de neutralización de una solución diluída de un ácido fuerte (o un ácido débil) con el volumen estequiométricamente equivalente de una solución diluída de una base fuerte.
Como las concentraciones de las soluciones son conocidas, también se puede calcular el número de moles de agua formados en la reacción de neutralización. A partir del aumento de temperatura observado, se puede calcular el calor desarrollado correspondiente a dichos moles de agua y también el correspondiente a 1 mol de agua.

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