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CALORIMETRICAINTRODUCCIONLa bomba calorimétrica permite la determinación del poder calorífico específico de una muestra, llevando a cabo su combustión en atmósfera de oxígeno. Para ello es necesario conocer la capacidad calorífica del sistema, la masa de muestra y el incremento de temperatura que or...

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CALORIMETRICA INTRODUCCION La bomba calorimétrica permite la determinación del poder calorífico específico de una muestra, llevando a cabo su combustión en atmósfera de oxígeno. Para ello es necesario conocer la capacidad calorífica del sistema, la masa de muestra y el incremento de temperatura que origina la combustión en la celda de medición del calorímetro. En ocasiones es necesario corregir el valor de poder calorífico mediante la determinación de la denominada energía de extraños, en la que intervienen los medios de ignición, las sustancias auxiliares a la combustión y la formación y disolución de ácidos nítrico y sulfúrico, que pueden ser cuantificados mediante valoración o conociendo el análisis elemental de la muestra. ANTECEDENTES La combustión es un proceso muy importante en nuestras vidas pues los combustibles se usan como fuente de energía, gasolina, gas, etc., en los medios de transportes, coches, aviones o en los hogares o industrias. Aunque hoy en día el proceso de la combustión está bien entendido este proceso ha sido uno de los grandes enigmas desde los tiempos antiguos hasta finales del siglo XVIII en que Lavoisier (1743–-1794) consiguió dilucidar su naturaleza química. La teoría de la combustión de Stahl establecía que cuanto más flogisto tenía una sustancia más combustible era. Así, por ejemplo, un papel arde porque contiene flogisto, sin embargo, sus cenizas desprovistas de dicha sustancia no pueden arder. En este esquema la combustión de una sustancia suponía la perdida de flogisto que se transfería al aire. Cuanto más flogisto tuviese una sustancia mejor ardía. Gracias a la aportación de Lavoisier, quedó establecido que las medidas tomadas rigurosa y sistemáticamente más que las impresiones oculares o de otros sentidos era el método correcto para explicar los cambios químicos. Usando este procedimiento Lavoisier explicó el fenómeno de la combustión, el gran problema de la Química del Siglo XVIII. El experimento clave de Lavoisier, presentado en 1777 en la Academia de Ciencias de Francia, consistió en primer lugar en calentar cuidadosamente mercurio puro en aíre común y formar el mercurio calcinado –véase la figura 1- demostrando que dicho mercurio calcinado es meramente una combinación del mercurio con aproximadamente 1/12 parte de su peso de aíre. En este proceso según Lavoisier el mercurio había absorbido la parte mejor y más respirable del aíre quedando la parte mefítica o irrespirable. En segundo lugar –y esta fue una parte clave del experimentoLavoisier recuperó el aíre 'absorbido´ por el mercurio, por calentamiento del calcinado, y lo devolvió al residuo mefítico, obteniendo prácticamente la cantidad original del aíre usado y con las mismas propiedades del aíre común. JUSTIFICACION Con esta práctica nosotros debemos demostrar el poder calórico que contienen ciertas muestras, en este caso haremos una prueba de quien desprende más calor. El ácido benzoico o una galleta que se utilizara ya sea oreo o cremo sita. Esto se realizará gracias a la bomba calorimétrica.

OBJETIVO GENERAL: ● Demostrar que la ecuación fundamental de la calorimetría si se cumple: Q = n∙∆H

OBJETIVOS ESPECIFICOS: ● Determinar el equivalente en agua de la bomba calorimétrica ( π). ● Determinar el calor de combustión de una muestra (galleta) ● Determinar la cantidad de calorías que contiene una masa de galleta (∆Hºgalleta.).

MARCO TEÓRICO: Entalpía: Se entiende por entalpía de un proceso al calor desprendido o absorbido a presión constante. Es la cantidad de energía de un sistema termodinámico que éste puede intercambiar con su entorno. Por ejemplo, en una reacción química a presión constante, el cambio de entalpía del sistema es el calor absorbido o desprendido en la reacción La entalpía es una propiedad extensiva y se reprenda por H = E + PV

La Termoquímica estudia los cambios de calor que acompañan a las reacciones. Estas pueden ser endotérmicas, si absorben calor, o exotérmicas, si desprenden calor. Los cambios endotérmicos se expresan con signo positivo y los cambios exotérmicos con signo negativo, de acuerdo con la primera Ley de la Termodinámica. El cambio de entalpia ocurrido en la reacción directa es exactamente opuesto en la reacción inversa. Este efecto térmico es el mismo, sin importar si la reacción ocurre en una o varias etapas. La magnitud del cambio depende de la constitución, el estado físico de las sustancias se expresa como sigue:(g) para gases,(l) para líquidos, (s) o (c) para sólidos cristalinos y (ac) para soluciones con gran exceso de agua. Los cabios térmicos pueden ocurrir a presión constante o a volumen constante:

Aquí ∆H representa el cambio de entalpia y ∆E el cambio de energía. El primero se puede medir en un vaso aislado térmicamente (Dewar) y el segundo en una bomba calorimétrica. El calor de reacción a presión constante se puede conocer a partir del calor de reacción a volumen constante, utilizando la relación:

Donde ∆n representa la diferencia en número de moles de productos gaseosos menos reactivos gaseosos. Ya que para sólidos y líquidos ∆H=∆E, y en la mayoría de las reacciones el trabajo neto (eléctrico o de otra clase que no sea mecánico) es cero. Proceso endotérmico, es aquel en el que existe un desprendimiento de calor y el proceso exotérmico, es aquel en el que hay absorción de calor

Calor de combustión, es la cantidad de calor liberada por mol de sustancia quemada: Q/n = [cal/mol] Constante de enfriamiento, esta representado por los pequeños flujos que presenta un calorímetro no adiabático, esto quiere decir que en todo cuerpo cuya temperatura sea menor o mayor a la del ambiente, esta puede aumentar o disminuir de acuerdo al tiempo que pase bajo la acción de la temperatura ambiente. Equivalente en agua del calorímetro es la cantidad de calor absorbido por una cierta masa de agua. Calor de reacción: El calor es la energía que un sistema intercambia con otro o con sus alrededores como consecuencia de un gradiente de temperatura. Este calor se puede medir directamente mediante el uso de un calorímetro; por lo tanto. Podemos medir la entalpía de una reacción haciendo que ésta se produzca en el interior de un calorímetro y determinando el calor de esa reacción.

Calor de neutralización, es el calor producido en reaccionar un equivalente gramo de un ácido con un equivalente gramo de una base. Las reacciones acido-base (neutralización) son características por presentarse en todas ellas un cambio negativo de entalpía (Reacciones exotérmicas).Al neutralizar soluciones diluidas de ácidos fuertes con bases fuertes, también a temperatura ambiente el calor de neutralización por mol de agua formada es esencialmente constante e independientemente de la naturaleza del acido o base. Con la Bomba Calorimétrica se obtienen calores de combustión, Estas reacciones son útiles en termoquímica, pues son muy rápidas. El calor liberado se determina conociendo la elevación en temperatura del agua que rodea al calorímetro. Materiales: Termómetro de Alta Precisión Calorímetro Cronómetro Soporte universal Pinzas Bomba Calorimétrica Bureta Reactivos: Agua Destilada Agua Oxigeno gas (O2) Acido Benzoico (C6H5COOH) Galleta Carbonato de Sodio (Na2CO3) ESQUEMA DE TRABAJO:

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL Determinación del equivalente en agua del calorímetro (π): ● Pesamos un alambre de cobre de 10 cm. aproximadamente, previamente lijado. ● Utilizamos como muestra patrón el ácido benzoico. ● Con la ayuda de una prensa pastilladora realizamos nuestra muestra, seguidamente pesamos la pastilla del ácido benzoico ● Abrimos la bomba calorimétrica y ponemos la cabeza de la bomba en un soporte, posteriormente introducimos agua destilada en la bomba, y agua destilada en el balde, en el que se sumergirá la bomba calorimétrica. ● Sujetamos la pastilla a la bomba teniendo cuidado de que el alambre de cobre este bien sujeto a los soportes respectivos ● Cerramos muy cuidadosamente la bomba calorimétrica para no llegar a romper el termómetro, poniendo la cabeza de la bomba en su respectiva rosca. ● Saturamos la bomba con oxígeno y cerramos la salida de oxigeno de la bomba. ● Introducimos oxígeno a la bomba ● Introducimos la bomba en el interior del balde que contiene agua destilada. ● Conectamos la bomba a la fuente de tensión y tapamos el calorímetro, pusimos a funcionar el agitador del sistema para así poder medir la temperatura inicial del agua. ● se produce la combustión de ácido benzoico haciendo funcionar la fuente de poder; medimos la temperatura final del agua. ● Destapamos el sistema y desalojamos el oxígeno de la bomba, seguidamente pesamos los residuos del alambre de cobre; y titulamos con carbonato de sodio en liquido residual de la bomba calorimétrica. Determinación del calor de combustión de una muestra (galleta) ● Seguir los mismos pasos que hicimos anteriormente, para la determinación del calor de combustión de una galleta DATOS, CALCULOS Y RESULTADOS:

⮚ Determinación del equivalente en agua del calorímetro (π):

DATOS ACIDO BENSOICO

GALLETA

⮚ Determinación del calor de combustión de una muestra (galleta):

CONCLUSIONES ● Se obtuvo exitosamente el equivalente en agua del calorímetro por lo cual no se tuvo q cambiar el dato de negativo a positivo. ● Como se esperaba el peso del alambre que quedo fue mucho menor al alambre inicial que se usó para la combustión de la muestra ● La determinación del calor de combustión de la galleta, obtuvimos un valor negativo por lo cual esto quiere decir que es una reacción exotérmica.

RECOMENDACIONES ● Crear la pastilla de la muestra con la mayor precaución posible para que quede bien unido al alambre y no se tenga problemas después. ● Amarrar bien los alambres a las uniones de la bomba calorimétrica para que no se suelte y la combustión sea un éxito. ● Tener cuidado con la bomba calorimétrica una vez que esta armada ya que contendrá alrededor de 15atm. Ya que si se tiene algún fallo este podría explotar con una fuerte presión de oxígeno. ● Para mejores resultados se recomienda utilizar el termómetro digital para la medición de los datos dentro la bomba calorimétrica para ser más exactos en la temperatura de entalpia....