Practica 10termo 1 - Determinación de la energia libre de gibbs de una reacción química PDF

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Determinación de la energia libre de gibbs de una reacción química...

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INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA QUÍMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS LABORATORIO DE TERMODINÁMICA

Practica no. 1 “Diagrama presión-temperatura de una sustancia pura a presiones menores que la atmosférica” y Practica no. 2 “Diagrama presión-volumen de una sustancia pura a presiones menores que la atmosférica”

Grupo: 1IM17

Sección: 1era

Integrantes:     

Carrasco García Samuel Cerón Rodríguez Yahel David Luis Matuz Freddy Reyes Cárdenas Fernando

Equipo no. 1 Firma ______________ ______________ ______________ ______________

Profesora: Saraid Cerecedo Gallegos Fecha de entrega del reporte: 15 de Febrero de 2019

Practica no. 10: Determinación De La Energía Libre De Gibbs De Una Reacción Química.

Objetivo: A través de un experimento el estudiante obtendrá valores de presión y temperatura del agua en equilibrio de vapor, para trazar el diagrama presión – temperatura y comparalos con las tablas de vapor saturado de agua.

Sistema: Esta practica se realizo con un sistema aislado con fronteras reales y adiabáticas, ya que no intercambia calor con su entorno.

Tala de datos experimentales: Volumen Volumen de de solución solución de de NaOH HCl (VHCl) en (VNAOH) en L L 0.11 0.11 Molaridad Molaridad de de la la solución solución de de NaOH HCl (MHCl) (MNAOH) 0.9 0.9

Temperatur de los reactivos (treac)en ℃

Temperatur de los reactivos (tprod)en ℃

19.6

25.4

Masa de vidrio del calorímetro (mvidrio) en g

Volumen de agua en las soluciones (Vagua) en mL

170

211.1

Cálculos 1. Calcular la variación de entropía estándar de reacción 298.15 K ( ∆ S0R ). H H 0 0 0 f (¿¿ 2 o) −n( HCl) ∆ S f ( HCl ) −n( NaOH) ∆ Sf ( NaOH ) (¿¿ 2 o)∆ S¿ 0 (∆ S R (calc)) =n(NaCl) ∆ S0f (NaCl) +n¿ ac

ac

ac

ac

ac

ac

H (¿¿ 2 o)=n(HCl) =n(NaOH ) =nreac=1 mol n(NaCl) =n¿ ac

ac

ac

De tablas: ∆ S0f ( NaCl ) =−46.63 ac

J molK

H 0

f (¿¿ 2 o) =−163.66

J mol K

∆ S¿ J molK J 0 ∆ S f ( NaOH ) =−167.20 molK Procedimiento Formula: 0

∆ S f ( HCl ) =−108.92 ac

ac

H H 0

0

f (¿¿ 2 o)0−n( HCl) ∆ S f ( HCl ) −n( NaOH) ∆ Sf ( NaOH ) (¿¿ 2 o)∆ S¿ 0 (∆ S R (calc)) =n(NaCl) ∆ S0f (NaCl) +n¿ ac

ac

ac

ac

ac

ac

Asignación de valores: J J J 0 )+( 1 mol) (−163.66 )−(1 mol)(−167.20 )−(1 mol)(−108.92 ∆ S R (calc )= (1 mol ) (−46.63 molK molK m molK Desarrollo: J J J J 0 ∆ S R (calc )=−46.63 −163.66 +108.92 +167.20 K K K K Variación de entropía estándar:

∆ S0R (calc )=65.83 J K

2. Calcular la variación de la energía libre de Gibbs a T0=298.15 K para la reacción

(∆ GR0 (exp)) o

0 R

∆ H =n∗∆ H

Formulas :

0 R calculada

(∆ GR0 (exp))=∆ H 0R−T 0 ∆ S R0 (calc ) Calcular el calor estándar de la reacción Formula: ∆ H R0 =n∗∆ H0R calculada 0 Asignación de valores: ∆ H R =(1 mol )∗(− 59875.2849

J ) mol

0 Calor estándar de la reacción: ∆ H R =−59875.2849 J

Calcular la variación de energía libre de Gibbs Formula:

( ∆ G R0 (exp))=∆ H 0R−T 0 ∆ S0R (calc )

Asignación de valores: J

(∆ GR0 (exp))=(−59875.2849 J )−( 298.15 K )(65.83 K ) Desarrollo: ( ∆ GR0 (exp)) =−59875.2849 J −19627.2145 J Variación de energía libre de Gibbs:

( ∆ G R0 (exp))=−79502.4994 J

3. Calcular el valor exacto de la energía libre de Gibbs estándar a 298.15 K

(∆ G R0 (exacta))

. H H

0

0

0

f (¿¿ 2 o) −n( HCl) ∆ G f ( HCl ) −n(NaOH ) ∆ G f ( NaOH ) (¿¿ 2 o)∆G ¿ 0 ( ∆ G R(exacta ))=n( NaCl) ∆ G0f ( NaCl) +n¿ ac

ac

ac

De tablas: ∆ G0f ( NaCl) =−393133 ac

J mol

ac

ac

ac

H 0

f (¿¿ 2 o) =− 237129

J mol

∆ G¿ 0

J mol J =−419150 mol

∆ G f ( HCl) =−134610 ac

∆ G0f (NaOH )

ac

Procedimiento Formula: H H 0 0 0 f (¿¿ 2 o) −n( HCl) ∆ G f ( HCl ) −n( NaOH ) ∆ G f ( NaOH ) (¿¿ 2 o)∆G ¿ 0 ( ∆ G R (exacta)) =n(NaCl) ∆G0f (NaCl) +n ¿ ac

ac

ac

ac

ac

ac

Asignación de valores: 0 ∆ G R(exacta )=( 1 mol ) (−393133

J J J )−(1 mol )(−134610 )−(1 mo )+ ( 1 mol ) (−237129 mol mol mol

Desarrollo: 0 ∆ G R(exacta )=−393133 J −237129 J +134610 J + 419150 J Variación de energía libre de Gibbs estándar: 0 ∆ G R(exacta )=−76502 J 0

4. Calcula el porcentaje de error de la ∆ G R(exp)

con respecto al valor exacto

o Formula: |−76502 J −79502.4994 J|X 100 % de error= |−76502 J| Procedimiento Asignación de valores: |∆ G R0 (exacta )−∆G 0R (exp |) X 100 % de error= 0 |∆ G R(exacta |) Desarrollo:

% de error=

|3000.4994| X 100 |−76502 J|

% de error=

300049.94 |−76502 J| 0

Porcentaje de error de la ∆ G R(exp) : % de error=3.9221 % Tabla de resultados: Variación de la entropía estándar de reacción a 298.15 K Variación de la energía libre de Gibbs a T0=298.15 K para la reacción Valor exacto de la energía libre de Gibbs estándar a 298.15 K 0 Porcentaje de error de la ∆ G R(exp) con respecto al valor exacto

0

∆ S R (calc )=65.83

J K

( ∆ G R0 (exp))=−79502.4994 J 0

∆ G R(exacta )=−76502 J % de error=3.9221 %

Análisis de datos y resultados 1. Si el porcentaje de error es mayor del 3% menciona as posibles causas a que se puede deber y las variables que mas influyen en el calculo. Debido a que nuestro contenedor no tenia la capacidad de sellarse totalmente y solo quedaba sobre puesto, otro motivo posible es debido al embudo no permitía el sellado total . 0

2. ¿Que signo tiene ∆ G R(exp) ? ¿Que significa el signo positivo o negativo resultante, con respecto a la posibilidad y espontaneidad de la reacción? El signo fue negativo, esto significa que la reacción es espontanea ya que es la evolución con respecto al tiempo de un sistema en el cual se libera energía libre, usualmente en forma de calor, hasta alcanzar un estado energético estable. En este la liberación de energía libre desde el sistema que corresponde a un cambio negativo en la energía libre. 3. Si el signo fuera el contrario ¿que indicaría con respecto a la reacción?

Que el sistema seria no espontaneo y este necesitaría energía para llevarse acabo. En este existiría una absorción de energía desde el sistema que corresponde a un cambio de energía positiva 4. Si ∆ G0R(exp) fu era cero ¿Que indicaria con respecto a la reacción? ¿Se cumplieron los objetivos de la practica? ¿Por que? El proceso se encontraría en equilibrio, sin que halla un cambio a través del tiempo. Si, ya que el propósito es llegar a saber cual es la enerrgia libre de Gibbs de una reacción, sea cual sea, y esta aunque sea cero indica una respuesta , que en este caso seria que esta en equilibrio.

Conclusión general Gracias a los cálculos realizados pudimos calcular la energía libre de Gibbs que se formaba al combinar HCl con NaOH, la cual producía H 2O y NaCl. Para empezar nosotros empezamos analizando el sistema que íbamos a usar. Pudimos ver que contaba con dos diferentes paredes una de vidrio y otra de aluminio , estas impedían que la energía y de materia lo cual lo convertía en un sistema aislado con paredes rígidas y adiabáticas. Aunque existían factores que provocaron un error mayor al 3 porciento y esto era debido a que nuestro sistema no era capaz de sellarse totalmente y la tapa solo quedaba sobre puesto, además de que debido al embudo que servía para vaciar las sustancias en el recipiente no permitía que estuviera totalmente sellado. Comprendimos que la energía libre o entalpía libre de Gibbs la usamos para explicar si una reacción que se llevara acabo será espontanea o no espontanea; o en todo caso será 0 y significara que esta en equilibrio la reacción. Lo que significara que si el sistema absolverá o liberara energía libre generalmente en forma de calor Para calcular la energía libre de Gibbs se puede fundamentar en el aumento o la disminución de la entropía asociada con la reacción, y la suma de calor requerida o liberada por la misma....