Quimica Industrial

PRACTICA No.2

“CAPACIDAD CALORIFICA Y CALOR DE NEUTRALIZACIÓN”

QUÍMICA INDUSTRIAL.

MORENO MUÑOZ MARIO

NIETO SANCHEZ ESTEPHANIE

ROMO QUIROZ SALVADOR

2012601084

2012601414

ROSAS ARELLANO LUZ MARÍA 2012601423

SORIANO GARCÍA RAFAEL 2012601532

INGENIERIA INDUSTRIAL.

1IM36.

PROFESORA: MIRANDA PASCUAL MARIA GUADALUPE

FECHA DE REALIZACIÓN: 12/02/13 FECHA DE ENTREGA: 19/02/2013

INDICE

Objetivos…………………………………………………………………. p. 4

Resumen…………………………………………………………………. p.4

Introducción teórica………..…..……………………………………… p. 4

Material empleado……..……………………………………………... p.8

Procedimiento experimental….…………………………………….. p.9

Observaciones…………….………………………………………….... p.12

Cálculos y resultados………………………………………………….. p.13

Datos……………………………………………………………………… p.13

Respuestas al cuestionario…………………………………………..

p.17

Graficas…………………………………………………………………

p.21

Conclusiones……………………………………………………………

p.22

Bibliografía……………………………………………………………..

p.24

OBJETIVOS:

* El alumno determinará experimentalmente la capacidad calorífica de un calorímetro

* El alumno determinara experimentalmente la entalpia molar de reacción para un par acido fuerte- base fuerte (calor de reacción de neutralización a presión constante)

RESUMEN

La determinación del calor liberado en reacciones exotérmicas o absorbidas en reacciones endotérmicas es materia de estudio de la termoquímica.

Los calores de reacciones exotérmicas se obtienen experimentalmente en calorímetros, en los cuales, mediante un balance de calor y en base a la Ley Cero de la Termodinámica, se cuantifica el calor liberado por la reacción por medio del calor sensible absorbido por l calorímetro y por el de la mezcla resultante de la reacción.

Esta práctica hace referencia al tema de termoquímica, principalmente al análisis del calor y su transferencia. En el laboratorio se llevo a cabo un experimento con el objetivo de conocer el calor de neutralización de la siguiente reacción química:

〖HCl〗_aq+〖NaOH〗_aq→〖NaCl〗_aq+〖H_2 O〗_l

Lo primero que hicimos fue determinar la constante del calorímetro que se empleo en la práctica, para lo cual realizamos un análisis térmico de la transferencia de calor entre agua a diferentes temperaturas.

Posteriormente se llevo a cabo la reacción de neutralización entre un ácido fuerte (HCl) y una base fuerte (NaOH), a presión constante. Se tomó nota de las temperaturas iníciales de los reactivos, así como de la temperatura de equilibrio. También se midió la masa de la solución resultante y se realizaron cálculos a fin de conocer: el calor de neutralización y la entalpía molar de neutralización.

INTRODUCCIÓN TEÓRICA.

El termino calor sensible, se refiere al calor transferido en operaciones de calentamiento o enfriamiento donde no se presenten cambios de fase en la materia y puede calcularse utilizando el calor específico o la capacidad calorífica molar con la variación de temperatura del sistema y la cantidad de materia del mismo.

La Ley Cero de la Termodinámica establece que cuando se ponen en contacto dos sistemas con temperaturas diferentes y se aíslan del resto del universo, hay un flujo de calor entre estás, hasta que se alcanza el equilibrio térmico a una temperatura final igual para los dos sistemas.

En base a este principio, al poner en contacto un calorímetro a una temperatura t1, que contenga una masa fija de líquido frío a la misma temperatura t1, con una masa fija de líquido caliente a una temperatura t2, se observará que después de un tiempo, se establece el equilibrio térmico y la temperatura final para el sistema para el sistema es la temperatura de equilibrio teq.

La temperatura de un cuerpo aumenta cuando se le aporta energía en forma de calor. El cociente entre la energía calorífica Q de un cuerpo y el incremento de temperatura T obtenido recibe el nombre de capacidad calorífica del cuerpo, que se expresa como:

La capacidad calorífica es un valor característico de los cuerpos, y está relacionado con otra magnitud fundamental de la calorimetría, el calor específico.

Para elevar la temperatura de 1 g de agua en 1 ºC es necesario aportar una cantidad de calor igual a una caloría. Por tanto, la capacidad calorífica de 1 g de agua es igual a 1 cal/K.

Capacidad calorífica.- es una propiedad de los sistemas que matemáticamente se expresa así:

C_x=(∂Q/∂T)_x en [cal/(°C),J/K,BTU/(°F),etc]

Donde x, es la variable que permanece constantemente durante el proceso.

Cuando se da para una cantidad fija de masa (m) en gramos o en moles (n), se convierte en una propiedad característica de la materia conocida con el nombre de calor específico y capacidad molar, cuyas expresiones matemáticas son respectivamente:

C_x=l/m (∂Q/∂T)_x en [cal/(g°C),J/KgK,BTU/(lb°F),etc]

C_x=l/n (∂Q/∂T)_x en [cal/(mol°C),J/molK,BTU/(mol°F),etc]

Cuando se realizan procesos a presión constante, C_x se convierte en CP, que es el calor especifico a presión constante i capacidad calorífica molar a presión constante.

Integrando la ecuación a presión contante se obtiene:

Q= mCp(t2-t1)

Donde Q, es el calor sensible ganado o perdido por un sistema de masa m, que sufre una variación de temperatura, desde una temperatura inicial t1 a otra final t2 y cuyo calor específico a presión constante es Cp.

La calorimetría estudia la transferencia de calor durante procesos físicos y químicos. Además se encarga de medir el calor en una reacción química o un cambio físico, usando un calorímetro.

El calorímetro es un instrumento que sirve para medir las cantidades de calor suministradas o recibidas por los cuerpos. Es decir, sirve para determinar el calor específico de un cuerpo, así como para medir las cantidades de calor que liberan o absorben los cuerpos.

El procedimiento más habitual para medir calores específicos consiste en sumergir una cantidad del cuerpo sometido a medición en un baño de agua de temperatura conocida. Suponiendo que el sistema está aislado, cuando se alcance el equilibrio térmico se cumplirá que el calor cedido por el cuerpo será igual al absorbido por el agua, o a la inversa.

Al neutralizar soluciones diluidas de ácidos fuertes con bases fuertes (referidos a un mol de estas sustancias), se denomina calor de neutralización, en estos procesos, la reacción fundamental es la unión de un mol de OH- con un mol de H+, para formar agua H2O.

Otro proceso termoquímico es el calor de formación (o entalpia normal de formación) a la temperatura T, ΔH°f, T, de una sustancia pura es el cambio de entalpia normal ΔH° para el proceso en el que se forma un mol de la sustancia en su estado normal a la temperatura T a partir de sus elementos separados, encontrándose cada uno de ellos en sus formas de referencia a la temperatura T, la forma de referencia (o fase de referencia) de un elemento a temperatura T se toma en general como la forma del elemento más estable a la presión P = 1 bar y a la temperatura T.

Al conocer la capacidad calorífica del calorímetro, es posible determinar los calores de cualquier proceso químico, bien sea de neutralización o de formación. Por lo antes expuesto, en el presente trabajo se realizo un estudio

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