Calor de combustion de alcoholes PDF

Preview

Summary

Practica y resultados de calor de combustión en alcoholes y sus observaciones...

Description

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE TLAXCALA FACULTAD DE CIENCIAS BÁSICAS INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA. INGENIERIA QUÍMICA.

Laboratorio de Fisicoquímica. PRÁCTICA No. 10. Calor de combustión de alcoholes.

TERCER SEMESTRE

OTOÑO 2018

CALOR DE COMBUSTIÓN DE ALCOHOLES. OBJETIVO. a) Determinar experimentalmente el calor de combustión de tres alcoholes: metanol, etanol y 1-propanol. b) Concluir la relación que existe entre el tamaño de la cadena del hidrocarburo y el calor de combustión. c) Calcular el calor de combustión del grupo -CH2-

MARCO TEORICO. Calor de combustión: El calor de combustión de una sustancia es el calor de reacción que se obtiene de la oxidación de la sustancia con oxígeno molecular. El calor de combustión aceptado ordinario es el que resulta de la combustión de un mol de la sustancia en su estado normal a 25°C y 1 atm, comenzando y terminando la combustión a la temperatura de 25°C. Los compuestos orgánicos que contienen carbono, hidrógeno y oxígeno se queman en atmósfera de oxígeno, dando como únicos productos dióxido de carbono y agua. El calor de combustión se determina normalmente con una bomba calorimétrica, que es el calorímetro a volumen constante, en este caso el calor liberado por la reacción Qv es ∆U. Se define el calor específico de combustión (l) como la cantidad de calor (Q) que cede la unidad de masa del cuerpo al quemarse totalmente. El calor específico de combustión (l) se expresa en unidades de energía (J) por unidades de masa (kg) y depende del tipo de combustible. Iguales masas de combustibles diferentes, desprenden diferentes cantidades de calor (Q) al quemarse totalmente. De otro modo, masas diferentes del mismo combustible desprenden, también, diferentes cantidades de calor (Q). La cantidad de calor (Q) desprendida por cierta masa (m) de combustible, al quemarse totalmente, puede ser calculada mediante la fórmula: Q = l *m. Hidrocarburo: compuestos orgánico que contiene únicamente Carbono e Hidrógeno en las Moléculas. Conforman una estructura de Carbono a la cual se unen Átomos de Hidrógeno. Son compuestos más simples y pueden ser considerados como las sustancias principales de las que se derivan todos los demás compuestos orgánicos. Relación entre los Hidrocarburos y el Calor de Combustión: La combustión de hidrocarburos sólo se efectúa a temperaturas elevadas, como las que proporcionan una llama o una chispa. Sin embargo, una vez iniciada, la reacción desprende calor, que a menudo es suficiente para mantener la alta temperatura y permitir que la

combustión continúe. La cantidad de calor que se genera al quemar un mol de un hidrocarburo a dióxido de carbono y agua se llama calor de combustión.

RESULTADOS. Sustancia Acetona Metanol Etanol

Temperatura inicial en K 298.15 294.15 295.15

Temperatura final en K 304.15 299.15 306.15

ANALISIS DE RESULTADOS. EVIDENCIAS. CUESTIONARIO. 1. ¿Qué es el calor de combustión? El calor de combustión de una sustancia es el calor de reacción que se obtiene de la oxidación de la sustancia con oxígeno molecular. El calor de combustión aceptado ordinario es el que resulta de la combustión de un mol de la sustancia en su estado normal a 25°C y 1 atm, comenzando y terminando la combustión a la temperatura de 25°C. Los compuestos orgánicos que contienen carbono, hidrógeno y oxígeno se queman en atmósfera de oxígeno, dando como únicos productos dióxido de carbono y agua. El calor de combustión se determina normalmente con una bomba calorimétrica, que es el calorímetro a volumen constante, en este caso el calor liberado por la reacción Qv es ∆U. Se define el calor específico de combustión (l) como la cantidad de calor (Q) que cede la unidad de masa del cuerpo al quemarse totalmente. El calor específico de combustión (l) se expresa en unidades de energía (J) por unidades de masa (kg) y depende del tipo de combustible. Iguales masas de combustibles diferentes, desprenden diferentes cantidades de calor (Q) al quemarse totalmente. De otro modo, masas diferentes del mismo combustible desprenden, también, diferentes cantidades de calor (Q). La cantidad de calor (Q) desprendida por cierta masa (m) de combustible, al quemarse totalmente, puede ser calculada mediante la fórmula: Q = l m. 2. ¿Por qué durante el experimento se debe usar el mismo matraz? Porque en el matraz hay pérdida de energía en forma de calor que fue absorbida por el mismo, por lo tanto para conservar la mayor cantidad posible se usa el mismo matraz.

3. Con base a la ecuación y utilizando los datos de la tabla siguiente, calcular la entalpia de combustión para cada uno de los alcoholes con base a la ecuación: ∆𝐶 𝐻(𝑎𝑙𝑐𝑜ℎ𝑜𝑙) =

𝜌𝐴 𝑉𝐴 𝑀𝑂𝐻 𝑇 𝑂𝐻𝑓𝐻2𝑂 − 𝑇 𝑂𝐻𝑖𝐻2𝑂 ∆𝐶 𝐻(𝐴𝑐𝑒𝑡𝑜𝑛𝑎) 𝜌𝑂𝐻 𝑉𝑂𝐻 𝑀𝐴 𝑇 𝐴𝑓𝐻2𝑂 −𝑇 𝐴 𝑖𝐻2𝑂

∆𝐶 𝐻(𝑚𝑒𝑡𝑎𝑛𝑜𝑙) = ∆𝐶 𝐻(𝑒𝑡𝑎𝑛𝑜𝑙) = Muestra ρ/ g*ml- 1

0.7920 ∗ 2 ∗ 32 5 ∗ (−1785) = −814.4630 0.7961 ∗ 2 ∗ 58 6

0.7920 ∗ 2 ∗ 46 11 ∗ (−1785) = −2604.3093 0.7893 ∗ 2 ∗ 58 6

M/ g*mol- 1

V/ml

Acetona

0.7920

58

2

Metanol

0.7961 0.7893

32 46

2 2

Ti /K 298.15 294.15 295.15

0.8044

60

2

-----

Etanol 1Propanol

Tf /K 304.15 299.15 306.15

ΔT /K

------

ΔCH /KJ* mol-1

6

-1785

5 11

-816.4630 -2604.3093

-------

---------

4. Reste los valores obtenidos para calcular el valor promedio del calor de combustión del grupo metileno (-CH2-) ∆𝐶 𝐻(𝑚𝑒𝑡𝑖𝑙𝑒𝑛𝑜) = ∆𝐶 𝐻(𝑒𝑡𝑎𝑛𝑜𝑙) − ∆𝐶 𝐻(𝑚𝑒𝑡𝑎𝑛𝑜𝑙) ∆𝐶 𝐻(𝑚𝑒𝑡𝑖𝑙𝑒𝑛𝑜) = −2604.3093 − (−816.4630) = −1787.8463 ∆𝐶 𝐻(𝑚𝑒𝑡𝑖𝑙𝑒𝑛𝑜) = ∆𝐶 𝐻(1 − 𝑝𝑟𝑜𝑝𝑎𝑛𝑜𝑙) − ∆𝐶 𝐻(𝐸𝑡𝑎𝑛𝑜𝑙)

 No se puede realizar

5. Cada gramo de gas natural libera aproximadamente 45 kJ de energía al quemarse: a) Calcule la energía almacenada en un tanque de 20 kg 𝑄 = 𝐼 ∗ 𝑚 = 45 ∗ 20 = 900 b) ¿Cuantos litros de agua pueden calentarse de 20°C a 50 °C con ese tanque de gas natural? Suponga que no se pierde energía al medio

CONCLUSIONES. Se llama termoquímica al estudio de los cambios de calor que ocurren durante una reacción química.

En este experimento se logró observar el efecto del calor de combustión y también las diversas formas de medirlo mediante ecuaciones, entendiendo la relación de las cadenas de hidrocarburos con la energía de combustión liberada. En cada una de los alcoholes hubo diferentes cantidades de energía liberada, de la cual una parte se perdía o era absorbida por el matraz, por lo tanto para conservarla era necesario hacer uso del mismo material.

BIBLIOGRAFÍA. http://www.iqcelaya.itc.mx/~roosph/PracticasFQ/H.pdf https://sites.google.com/site/quimicaiiepoem/1-2-4-calores-de-combustion https://www.ecured.cu/Hidrocarburo https://www.monografias.com/docs/La-Combustion-De-HidrocarburosFKKGNGFJ8G2Z...