Química.
Determinació de la entalpia d'una reacció.
Copyright(c) http://www.blogger.com/blogger.g?blogID=5712357319623587569 Creative Commons. 2n Batxillerat.
Objectiu:
Determinar el valor de la variació d'entalpia en una reacció de
neutralització d'un àcid amb una base.
En
aquesta pràctica s'ha utilitzat l'àcid clorhídric (àcid) i
l'hidròxid de sodi (base).
Materials:
- Calorímetre
- Proveta
- Balança
- Vas de precipitats (part del calorímetre)
- Termòmetre
- Comptagotes de 3ml
- Matràs Aforat
- Dissolucions de 1M de NaOH i HCl
Mètode:
Aquesta pràctica consistia d'un procediment basat en dos parts:
la mesura de la temperatura de les dissolucions d'àcid i de base
abans de la reacció, i la mesura de la temperatura dels reactius
desprès de la reacció.
Al
començar la pràctica, s'havia de preparar una dissolució 0.5M tant
de l'hidròxid de sodi com de l'àcid clorhídric, doncs en el
laboratori només disposàvem de dissolucions de 1M. S'havien fet els
càlculs utilitzant els factors de conversió i s'havien preparat les
dissolucions corresponents utilitzant un matràs aforat, una proveta
i, per assegurar-se del fet que la concentració tant de l'àcid com
de la base fos precisa, un comptagotes de 3ml.
El
càlcul realitzat va ser el següent:
- l de dó final * (0.5 mol / l dó final) * (1l dó inicial / 1 mol) = 0.05l = 50ml de dó inicial.
El
càlcul aplicat era el mateix per l'àcid i per la base, ja que
necessitàvem dissolucions dels dos amb les mateixes concentracions
de solut (0.5M). Com les dissolucions finals havien de tenir 50ml de
dó inicial / 100ml (per satisfer el requesit que fós 0.5M), vam
afegir uns 50ml més d'aigua destil·lada a cadascuna d'elles.
Per
aconseguir que la quantitat d'aigua afegida en les dos dissolucions
sigui exacta, s'ha utilitzat un comptagotes i una proveta. Finalment,
s'ha mesclat l'aigua amb els 50ml de dissolució inicial de HCl en un
matràs aforat (i 50ml de dissolució inicial de NaOH en un altre
matràs).
Tot
seguit, començava el procés del registre de la variació
d'entalpia. Per a aquest procés, s'ha emprat el següent
procediment:
- Es registra la massa del vas de precipitats que es situarà dins el calorímetre.
- Es mesura la temperatura dels 100ml d'àcid clorhídric 0.5M.
- Es mesura la temperatura dels 100ml d'hidròxid de sodi 0.5M.
- Es barregen les dues substàncies en el vas de precipitats mencionat en (1), i la substància resultant es situa en un calorímetre.
- És registra la temperatura de la dissolució resultant (de la reacció de l'àcid i la base).
Tot
seguit, amb les dades recopilades, es fan els càlculs següents:
- Variació (guany o pèrdua) de calor pel vas de precipitats (es considerarà que la temperatura inicial d'aquest es la temperatura dels reactius, i que a temperatura final es la temperatura dels productes) = Ce vidre * m calorímetre * (Tf – TINICIAL)
- Variació (guany o pèrdua) de calor durant el pas dels reactius als productes (es considerara que la calor específica tant de la dissolució de l'àcid com de la dissolució de la base és la mateixa que la de l'aigua (4,18J / K * g))
Cal
mencionar que s'ha fet la suposició que tant la dissolució dels
100ml de NaOH, com la dels 100ml de HCl tenen la massa de 100g
cadascuna, i que les dues dissolucions estan a la mateixa temperatura
inicial, com si estiguessin continguts en un mateix recipient però
sense reaccionar.
Com
l'experiment descrit anteriorment s'ha realitzat a una pressió
constant (pressió atmosfèrica), la calor guanyada (o bé perduda)
pel vas de precipitats i per les substàncies quan hagin reaccionat
serà la entalpia de la reacció. Si la temperatura dels ambdós (del
vas i de les substàncies) puja, significarà que el sistema haurà
alliberat calor (i, per tant, ∆H
< 0). Si baixa, significa que l'haurà absorbit (∆H
> 0).
Resultats:
S'han
agafat 50ml de la dissolució de NaOH 1M i 50ml de la dissolució HCl
1M i s'han afegit 50ml d'aigua als 50ml del àcid i de la base per
produir 100ml de NaOH 0.5M i 100ml de HCl 0.5M
La
temperatura inicial (abans de que s'hagi produït la reacció) de
NaOH i HCl era d'uns 25 graus Celsius. La temperatura final (quan ja
s'ha produït la reacció) era d'uns 28 graus Celsius.
La
massa registrada del vas de precipitats era d'uns 106.6g
∆Q
total = 106.6 * (∆T
vas del vidre) * Ce Vidre + 200 * (∆T dissolució) * Ce aigua
∆Q
total = 106.6 * (28-25) * 0.83 + 200 * (28-25) * 4.18 =
2773.434
J =
2773.434
* (1kJ / 1000 J) = 2.7734 kJ
El
volum de les dissolucions tant de l'àcid com de la base utilitzat va
ser d'uns 0.1l (100ml). Com eren dissolucions de 0.5 M, la quantitat
de cada compost (HCl i NaOH) que ha participat en aquesta reacció va
ser 0.05 mol, ja que la reaccó que va dur-se a terme entre aquests
compostos va ser la següent:
NaOH
(aq) + HCl (aq) --> NaCl (s) + H2O
(l)
A
partir del càlculs, es pot veure que 2.7734 kJ son guanyades per la
dissolució i pel vas del vidre, i, per tant, es desprenen en la
reacció de 0.05 mol de l'àcid o de la base.
Com la pressió a la que s'ha
dut a terme la reacció és la atmosfèrica, ∆Q
= ∆Q pressió
constant = ∆H = -2.7734kJ / 0.05 mol
Tenint
que ∆H registrada en els laboratoris es d'uns -55.84 kJ / mol,
l'error relatiu comés en aquesta pràctica és només d'uns 0.66%
Conclusió:
Amb aquesta pràctica s'ha pogut registrar, mitjançant procediments
efectuables amb material ben simple i de fàcil accés, la entalpia
de la reacció de neutralització d'àcid clorhídric (HCl) amb
Hidròxid de Sodi (NaOH). Aquesta entalpia és la mateixa que la
calor alliberada a pressió constant: ∆H
= -55.468 kJ / mol.
L'error
relatiu comés respecte la entalpia real d'aquesta reacció (-55.84
kJ / mol) va ser d'uns 0.66%
Annex:
c)
0.5H2 (g) + 0.5Cl2 (g) ---> HCl (aq) ∆H= -40.023 kcal /
mol = -166.7625 kJ / mol
-
a – c + b + d = NaOH (aq) + HCl (aq) --> NaCl (s) + H2O (l)
- +467.85 +166.76 - 409.3-285.84 = -60.53 kJ / mol ≈ -55.84 kJ / mol.
La
variació d'entalpia registrada per la via experimental s'apropa més
a la entalpia “real” que la calculada a partir de les entalpies
de formació mitjançant la llei de Hess.
No hay comentarios:
Publicar un comentario