Practica 5 termoquimica

Objetivos.

Analizar cualitativamente algunos calores de reacción comunes. Distinguir entre reacciones exotérmicas y endotérmicas y los términos termoquímica y calorimetría.

Cuestionario.

1. ¿Qué es una reacción endotérmica y que una reacción exotérmica?

Reacción endotérmica.- Son aquellas que absorben energía en forma de calor. Si una reacción es endotérmica, la entalpía de los productos Hp es mayor que la entalpía de los reactivos Hr, pues una determinada cantidad de energía fue absorbida por los reactivos en forma de calor, durante la reacción, quedando contenida en los productos. Siendo que en la reacción endotérmica: Hp > Hr.

Y siendo ΔH = Hp — Hr , entonces en la reacción endotérmica el valor de ΔH será siempre positivo.

Siendo que en la reacción endotérmica: ΔH > 0.

Reacción exotérmica.- Es aquella reacción donde se libera calor, esto significa que la energía de las moléculas de los productos (EP) es menor que la energía de las moléculas de los reaccionantes (ER). En las reacciones químicas exotérmicas se desprende calor, el ΔH es negativo y significa que la energía de los productos es menor que la energía de los reactivos. Hp < Hr.

Siendo que en la reacción exotérmica: ΔH < 0.

1. Defina los siguientes calores de reacción: de formación, de combustión, de cristalización, de absorción, de hidratación, de solución y de cambio de fase.

• Se define como calor de formación a la variación de entalpia en la formación de un mol de compuesto a partir de sus elementos en su estado estándar.  Esta entalpía de formación podrá ser positiva, reacción endotérmica, o negativa, reacción exotérmica. La entalpía de formación cambia si el compuesto formado está en distinto estado de agregación, aunque se parta de los mismos elementos.

                                               ΔH°f

• El calor de combustión corresponde a la energía liberada en forma de calor, en una reacción de combustión de 1 mol de sustancia. Cambio térmico que sufren los reactivos (combustible y comburente) al estar a temperatura y presión ideales para la combustión transformándose en productos. Las reacciones que se clasifican como de combustión son aquellas en las que una sustancia, que es denominada combustible reacciona con el oxigeno gaseoso (oxidante).
• Calor de cristalización.- Para poder usar esta técnica de purificación debe existir un cambio importante de solubilidad con respecto a la temperatura. Cuando más grande sea la diferencia de solubilidad con respecto a la temperatura, mejores rendimientos se podrán conseguir. De igual manera, si hacemos evaporar el disolvente que hay en una disolución, conseguiremos iniciar la cristalización de los sólidos que se encontraban disueltos cuando se llega a los límites de las respectivas solubilidades.

• Calor de adsorción.- Una isoterma de adsorción, es la relación general entre la cantidad de gas adsorbido por un sólido, a temperatura constante como función de la presión del gas. También puede definirse como la relación en el equilibrio entre la cantidad de gas adsorbido y la presión del gas a temperatura constante. La magnitud del calor de adsorción varía exponencialmente con el recubrimiento de la superficie. La isoterma de adsorción para un gas puro es la relación entre la cantidad adsorbida específica n y P, la presión exterior de la fase gaseosa.

• Calor de hidratación.- Calor producido por el proceso de hidratación como sucede durante el fraguado y endurecimiento del cemento. Se define como la cantidad de calor que se libera al hidratar la unidad de masa de un compuesto. La energía de hidratación, pertenece a procesos termodinámicos de disoluciones de compuestos iónicos. Cuando nos encontramos con una disolución acuosa, los iones están rodeados de moléculas de agua polares. Al número total de moléculas de agua que rodean efectivamente a un ion se les conoce con el nombre de número de hidratación. La formación de interacciones del tipo ion-dipolo en los iones hidratados es muy exotérmica.

• Calor de solución.- Es la variación de entalpía relacionada con la adición de una determinada cantidad de soluto a una cantidad determinada de disolvente, a temperatura y presión constantes. Se expresa más frecuentemente en KJ/mol a temperatura constante. La cantidad ΔHsoln representa la diferencia entre la entalpía de la disolución final y la entalpía de los reactivos originales.

                                    ΔHsol= Hsol – Hreactivos

• Calor de cambio de fase.- El calor latente es la energía requerida por una cantidad de sustancia para cambiar de fase, de sólido a líquido (calor de fusión) o de líquido a gaseoso (calor de vaporización). Se debe tener en cuenta que esta energía en forma de calor se invierte para el cambio de fase y no para un aumento de la temperatura. Cuando una sustancia cambia de fase absorbe o cede calor sin que se produzca un cambio de su temperatura. El calor Q que es necesario aportar para que una masa m de cierta sustancia cambie de fase es igual a donde L se denomina calor latente de la sustancia y depende del tipo de cambio de fase.

                                                    Q=mL

1. Escriba la ecuación termoquímica que represente el fenómeno, que se lleva a cabo en cada una de las experiencias planteadas en esta práctica.

Experiencia 1.

[pic 1]

Experiencia 2.

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Experiencia 3.

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Experiencia 4.

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Experiencia 5.

[pic 5]

Experiencia 6.

(NH4)2Cr2O7 → Cr2O3 + N2(g) + 4H2O(g)   Reacción de oxidación

Mg + ½ O2 → MgO (sólido blanco) ∆Hº << 0  Reacción exotérmica

 Oxidante, Cr2O7^2- + 8H^+ + 6 e- → Cr2O3 + 4H2O (reacción de reducción)

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