Determinação do calor de neutralização PDF

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Procedimento para determinação do calor de neutralização de uma substância....

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DETERMINAÇÃO DO CALOR DE NEUTRALIZAÇÃO 1. INTROUDUÇÃO A entalpia de reação entre um ácido AH e uma base BOH é denominado calor de neutralização. Em solução aquosa, ácidos e bases fortes encontramse totalmente dissociados, e o calor de neutralização é numericamente igual ao calor de dissociação da água, mas de sinal trocado, visto que: A-(aq) + H+(aq) + B-(aq) + OH-(aq) ↔ A- (aq) + B-(aq) + H2O(l), que resulta na reação líquida: H+(aq) + OH-(aq) ↔ H2O(l) ΔH0298 = -55,9 kJ.mol-1. ΔH0298 é o calor de neutralização a 298K nas condições normais de temperatura e pressão (CNTP). O Calor de neutralização pode ser determinado em um calorímetro. Esse permite isolar termicamente o sistema do meio ambiente. É fundamentalmente um frasco de Dewar (espécie de garrafa térmica), um termômetro, um agitador e uma tampa (rolha). Quando um ácido forte e uma base forte são colocados para se neutralizarem em um calorímetro a uma temperatura T0 a energia liberada irá aumentar a temperatura para Tf onde ΔT = (Tf-T0). Uma parte desse calor liberado é dissipada (perdida) para aquecer o próprio calorímetro (seus componentes), e deve ser computada. Para isso determina-se a capacidade calorífica do calorímetro C. Capacidade calorífica de um corpo é a quantidade de energia absorvida para que sua temperatura aumente de 1 grau centígrado.

2. OBJETIVO Aplicar técnicas experimentais simples na determinação de parâmetros termodinâmicos como o calor de reação.

3. MATERIAIS 3.1.     

Vidrarias

1 Frasco de Dewar de 500 mL; 1 pipeta de 50,00 mL; 1 cronômetro; 3 béqueres de 500 mL; 2 balões volumétricos de 100,00 mL.

3.2.   

100 mL de ácido clorídrico 0,8M; 1000 mL de hidróxido de sódio 0,2M; Gelo.

3.3.  

Reagentes

Equipamentos

Agitador; Termômetro digital (ou de 0-50oC± 0,02oC).

4. PROCEDIMENTO 4.1.

Determinação da capacidade calorífica do calorímetro.

• Coloque no calorímetro exatamente 150,0 mL de água destilada à temperatura ambiente. • Agite moderadamente. Leia e anote a temperatura a cada 20 segundos, até que ela fique constante. Nesse ponto o calorímetro atingiu o equilíbrio térmico. • Com uma pipeta de 50,00 mL previamente gelada meça 50,00 mL de água gelada, com a temperatura rigorosamente conhecida (anote T1), e introduza no calorímetro rapidamente abrindo a tampa e fechando logo após a introdução da água. • Agite a mistura e anote a temperatura a cada 15 ou 30 segundos até ficar constante. • Esvazie o calorímetro e repita o procedimento por mais duas vezes.

4.2.

Determinação do Calor de Neutralização.

• Após esvaziar o calorímetro adicione no mesmo exatamente 150 mL de solução de hidróxido de Sódio 0,2M. • Agite moderadamente. Leia e anote a temperatura a cada minuto até ficar constante. • Meça 50,00 mL de ácido clorídrico 0,8 M, anote a temperatura (que deve ser próxima a do interior do calorímetro) e introduza no calorímetro abrindo e fechando rapidamente a tampa. • Inicie a leitura da temperatura anotando o valor a cada 30 segundos até que atinja um valor máximo aproximadamente constante.

• Esvazie e lave o calorímetro e repita o processo por mais duas vezes.

5. RESULTADOS E DISCUSSÕES Na pratica realizada, o calorímetro foi montado utilizando-se três acessórios: um termômetro, um agitador e uma tampa de isopor, além do frasco de Dewar, que atuou como o recipiente, logo, podemos então determinar a capacidade calorífica do calorímetro de numeração 01 do laboratório, usando-se a formula: C(Tf – T1) +m1c (Tf – T1) = m2c (T2 –Tf) Sendo: C: capacidade calorífica do calorímetro J K-1; T1: temperatura inicial do sistema ; T2 : temperatura da água refrigerada; Tf: temperatura final do sistema homogeneizado; c: calor especifico da água ( 1,0 cal K-1g-1 ou 4,184 J K-1g-1) m1: massa da água temperatura ambiente; m2: massa da refrigerada.

C(Te – T2)= mc (T1-Te) (11,2 + 273) - (20,6 + 273) = 50g x 4,184JK-1g-1 (280-284) C= 9,6 k = 3352 JK-1g-1 C= 3352/9,6 = 349,16666 JK-1g-1

O valor da capacidade calorífica que foi encontrado corresponde à quantidade de calor que foi necessária para fornecer para elevar a temperatura do sistema em 1K ou 1ºC. Δt= Tf- Ti Δt= 8,6- 20,9 Δt= 12,3 +273 = 285,3 K

Tabela 1 – Água à temperatura ambiente.

Temperatura (°C) 20,6 20,6 20,6 20,8 20,8

Tempo (s) 0 20 40 50 60

20,8

80

20,9

100

20,9 20,9

120 140

Tabela 2 – Água gelada (7°C). Temperatura (°C)

Tempo (s)

11,3

0

11,2 11,2

20 40

11,2 11,2

50 60

11,2

80

11,2

100

Tabela 3 – Água gelada (7°C) duplicata. Temperatura (°C) 8,8 8,6 8,6 8,6 8,6 8,6 8,6

Tempo (s) 0 20 40 50 60 80 100

Tabela 4 – Mistura de ácido e base: 150 ml de NaOH 0,2 mol à 21,5°C foram misturados com 50 ml de HCl 0,8 mol à 22,4°C.

Temperatura (°C) 23,1 23,5 23,6 23,6 23,8 23,8 23,9 23,9 23,9

Tempo (s) 0 20 40 60 80 100 120 140 160

Tabela 5 – Mistura de ácido e base duplicata: A mesma quantidade de NaOH e HCl foram misturadas, a única mudança foi na temperatura da base (22,9°C) e do ácido (22,7°C). Temperatura (°C)

Tempo (s)

23,9

0

25,5

20

24,9

40

24,9

60

24,9

80

24,9

100

Tabela 6 – Mistura de ácido e base triplicata: Todos os valores iguais ao da tabela anterior. Temperatura (°C) 21,8 24,1 24,2 24,2 24,2 24,2 24,3 24,3 24,5 24,5 24,5

Tempo (s) 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

6. CONCLUSÃO Foi possível observar que a mistura de uma base forte e um ácido forte gerou o calor de neutralização, o qual foi responsável pela variação de temperatura das duas soluções. 7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS...