seminário - calorimetria

7/28/2019 Seminrio - calorimetria

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Qumica das

transformaes

Calorimetria

Aline Nunes de ViveirosMariana Pereira da Soledade

Marlia Ceolin Camargo


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1 Lei da Termodinmica

Introduo

Na termodinmica a capacidade de um sistema realizar trabalho chamada energia interna, U. No podemos medir o valor absoluto destaenergia porque ela inclui as energias de todos os tomos, eltrons e doscomponentes dos ncleos. O melhor que podemos fazer medir asvariaes de energia. (Atkins, 2006)

A energia pode ser convertida de uma forma para outra, podendo sertransferida de uma parte do universo para outra (sistema para vizinhana evice-versa). A energia no pode ser criada nem destruda. A energia conservada. (Brown, 2005)


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Definio de termos

Calor: transferncia de energia que ocorre em conseqncia de uma diferenade temperatura.

Entalpia: funo de estado que permite obter informaes sobre as variaesde energia em presso constante (Atkins, 2006)

H: pode ser determinado pela medida do fluxo de calor que acompanha umareao a presso constante

Calorimetria: medio do fluxo de calor

Calormetro: aparelho utilizado para medir o fluxo de calor

Capacidade calorfica: determina o calor que necessrio fornecer a um

corpo para ocasionar uma certa variao de temperatura.

Calor especfico: est relacionada a substncia que constitui o material. acapacidade especfica de uma substncia de mudar sua temperatura aoreceber e liberar calor.


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Calormetro


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Objetivos

Utilizar um calormetro de presso constante e determinarsua capacidade calorfica

Determinao da entalpia de dissoluo do Nitrato dePotssio


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Materiais e mtodos

Procedimento experimental I Determinao da capacidadecalorfica do calormetro

Proveta

cido clordrico de concentrao 0,983 mol/L

Indicador fenolftalena

Hidrxido de sdio de concentrao 0,977 mol/L

Calormetro (construdo com 2 copos de isopor, tampa de isopor etermmetro)


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Proveta

25 mL HCl 25 mL NaOH

2 gotasfenolftalena

Medirtemperatura

Calormetro

Medirtemperatura

Medir temperatura dasoluo e observar a cor

Experimento I


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Materiais e mtodos

Procedimento experimental II Determinao da entalpia dedissoluo do nitrato de potssio

Proveta

gua destilada

Calormetro (construdo com 2 copos de isopor, tampa de isopor e

termmetro)

Vidro de relgio

Nitrato de Potssio

Balana semi-analitica


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Proveta

50 mL H2Odestilada

2,5g de KNO3

Vidro de relgio

CalormetroAgitar at T

constante

Agitar e medirtemperatura da soluo

Experimento II


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Resultados obtidos

Temperatura inicial do NaOH(aq) de concentrao 0,977 mol/L = 23C

Temperatura inicial do HCl(aq) de concentrao 0,983 mol/L = 23C

A adio de 25 ml de NaOH(aq) com 25 ml de HCl(aq) provocou a reaode neutralizao:

NaOH(aq) + HCl(aq) NaCl(aq) + H2O(l) H= -57,3 KJ/mol

Temperatura no final da neutralizao = 30C

No final do experimento a soluo era incolor

Fig. 1. Indicador Fenolftalena: Coloraoverificada x pH correspondente


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Resultados obtidos

Determinao da capacidade calorfica do calormetro

N moles HCl: 0,0245 mol

N moles NaOH:0,0244 mol

Concentrao NaCl:0,48 mol/L

Pela frmula: M= n mol/volume

Densidade do NaCl a 0,5 mol/L: 1,019 g/mL (valor tabelado)

Calor especfico da soluo de NaCl a 0,5 mol/L: 4,01 J/gC (valor tabelado)

Massa do NaCl:50,95gPela frmula: D= massa/Volume

Variao da temperatura: 7- Pela frmula: T = T final T inicial


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Resultados obtidos

Q reao = Q soluo + Q calormetro

Q reao = n H2O x |H| neutralizao

Q reao = 1,398 kJ ou 1398 J

Q soluo = m c TQ soluo = 1430 J ou 1,403 kJ

Q calormetro = C xT

C = - 4,57 J/C


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Resultados obtidos

Se capacidade calorfica do calormetro = 0

Q reao = Q soluo + Q calormetro

Q reao = (m c T) + (c T)1398 = (50,95 x 4,01 xT) + (0 xT)

1398 = 204,3 T + 0

T = 6,8 C


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Consideraes finaisExperimento I:

Verificou-se elevao da temperatura na reao de neutralizao doHCl(aq) com NaOH(aq)reao exotrmica

Para anlise da capacidade calorfica negativa, consideramos:

1. Erro nas medidas:

T menor que o verificado:Para T = 6C, teramos Ccalormetro = +28,70 J/C

Massa da soluo menor que a calculada: diferenas acima de 1,15g ou

1,13 mL do valor utilizado j resultariam em Ccalormetro>0

2. Interpretao literal

Como o calor absorvido pela soluo (Q soluo) > calor liberado pela reao

(Q reao) calormetro cede energia ao sistema/permite troca de calor entre

sistema e vizinhana


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T = 6,8C, para Ccalormetro= 0

T = 7 C, constatao prtica

Hipteses: Troca de calor entre o sistema e a vizinhana calormetro cede

calor, aumentando a energia interna, manifesta atravs do

aumento da temperatura;

Erros nas medidas prticas anteriormente considerado.

Consideraes finais


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Resultados obtidos

Determinao da entalpia de dissoluo do nitrato de potssio

Temperatura da gua destilada no inicio do experimento = 23C

Temperatura ao final da dissoluo do KNO3 = 21C

Massa de KNO3(s) utilizada = 2,535g

Massa de KNO3(aq) utilizada = 49,451 gMassa molar do KNO3 = 101,1 g/mol

N de moles KNO3 = 0,025 mol Pela frmula: N = massa/MM

Calor especfico do KNO3 = 0,95 cal/gC ou 3,975 J/gCCalor de dissoluo do KNO3 a 25C = 8,349 kcal/mol ou

34,9kJ/mol (literatura)


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Resultados obtidos

Q reao = Q soluo + Q calormetroQ reao = (m c T) + (c T)

Q soluo = m c TQ soluo = -393,135 J

Q calormetro = C xTQ calormetro = 9,14 J

|Q reao| = 383,995 J em 0,025 mol

ou

15.359,8 J/mol ou 15,36 kJ/mol


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Consideraes finais

Experimento II:

Atribumos as discrepncias observadas entre a H:

Desvios nas medies

Ao calormetro utilizado

Diferena de temperatura que a reao inicia e que a

literatura estabelece, 21 C e 25C

Impurezas no sal sintetizado


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Referncias Bibliogrficas:

ATKINS, P; JONES, L. Princpios de Qumica.3ed.Porto Alegre:Bookman, 2006.

Apostila: Experimentos de qumica de Transformaes2011,UNIFESP, Campus Diadema, 2011.

CRC Handbook of chemistry and physics, The Chemical

Rubber Co., 52a ed,. 1971. BROWN, T. L et al. Qumica a cincia central. 9 ed. So Paulo:

Pearson, 2010.

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