-Introducción:
En el
experimento realizado hemos hallado la variación de entalpía de una disolución
compuesta por hidróxido de sodio (NaOH) y agua (H2O).
Una disolución es una mezcla homogénea surgida tras disolver una sustancia (soluto) en un líquido que se encuentra en mayor abundancia (disolvente).
Un ejemplo común podría ser un sólido disuelto en un líquido, como la sal o el azúcar disueltos en agua; o incluso el oro en mercurio, formando una amalgama. También otros ejemplos de disoluciones son el vapor de agua en el aire, el hidrógeno en paladio o cualquiera de las aleaciones existentes.
Las características generales de las disoluciones son:
-Son mezclas homogéneas: las proporciones relativas de solutos y solvente se mantienen en cualquier cantidad que tomemos de la disolución (por pequeña que sea la gota), y no se pueden separar por centrifugación ni filtración.
-La disolución consta de dos partes: soluto y disolvente.
-Cuando el soluto se disuelve, éste pasa a formar parte de la solución.
-Al disolver una sustancia, el volumen final es diferente a la suma de los volúmenes del disolvente y el soluto, debido a que los volúmenes no son aditivos
-Las propiedades químicas de los componentes de una disolución no se alteran.
-Sus propiedades físicas dependen de su concentración
Una disolución es una mezcla homogénea surgida tras disolver una sustancia (soluto) en un líquido que se encuentra en mayor abundancia (disolvente).
Un ejemplo común podría ser un sólido disuelto en un líquido, como la sal o el azúcar disueltos en agua; o incluso el oro en mercurio, formando una amalgama. También otros ejemplos de disoluciones son el vapor de agua en el aire, el hidrógeno en paladio o cualquiera de las aleaciones existentes.
Las características generales de las disoluciones son:
-Son mezclas homogéneas: las proporciones relativas de solutos y solvente se mantienen en cualquier cantidad que tomemos de la disolución (por pequeña que sea la gota), y no se pueden separar por centrifugación ni filtración.
-La disolución consta de dos partes: soluto y disolvente.
-Cuando el soluto se disuelve, éste pasa a formar parte de la solución.
-Al disolver una sustancia, el volumen final es diferente a la suma de los volúmenes del disolvente y el soluto, debido a que los volúmenes no son aditivos
-Las propiedades químicas de los componentes de una disolución no se alteran.
-Sus propiedades físicas dependen de su concentración
La variación
de entalpía es el calor que desprende o absorbe un proceso cuando la presión es
constante.
La variación de entalpía (DH) de un proceso es el calor absorbido o desprendido a presión constante. Como criterio habitual de signos se suele considerar positivo el calor absorbido por el sistema estudiado y negativo el calor cedido por el sistema estudiado.
Muchos procesos físicos y químicos se producen a presión constante y en ellos suele haber una absorción o desprendimiento de energía en forma de calor por lo que esta magnitud tiene interés para describir esos procesos. Entre ellos son particularmente importantes las reacciones químicas y los procesos de disolución de sustancias.
La variación de entalpía (DH) de un proceso es el calor absorbido o desprendido a presión constante. Como criterio habitual de signos se suele considerar positivo el calor absorbido por el sistema estudiado y negativo el calor cedido por el sistema estudiado.
Muchos procesos físicos y químicos se producen a presión constante y en ellos suele haber una absorción o desprendimiento de energía en forma de calor por lo que esta magnitud tiene interés para describir esos procesos. Entre ellos son particularmente importantes las reacciones químicas y los procesos de disolución de sustancias.
La fórmula
es Qp= Cp.m (T2-T1)
Siendo:
- Cp: Capacidad calorífica de la sustancia (el calor necesario para aumentar la temperatura por cada unidad de masa) a presión constante.
- m: Masa de la sustancia.
- T1, T2: Temperaturas, inicial y final, tomadas de un cuerpo.
- Qp: Calor a presión constante. En este caso correspondería a la variación de entalpía.
-Al no poder
medir, aparentemente, la temperatura del vaso de precipitado hemos de suponer
que esta es la misma que la del agua.
- Al aplicar
la fórmula anteriormente expresada debemos de tener en cuenta el nº de moles de
NaOH utilizados. Para ello debemos, además, calcular la proporcionalidad
correspondiente.
-Materiales utilizados:
Probeta:
Instrumento volumétrico que consiste en un cilindro graduado de vidrio que permite contener líquidos y sirve para medir volúmenes de forma aproximada.
-Materiales utilizados:
Probeta:
Instrumento volumétrico que consiste en un cilindro graduado de vidrio que permite contener líquidos y sirve para medir volúmenes de forma aproximada.
Vaso de precipitado:
Recipiente cilíndrico de vidrio fino que se utiliza muy comúnmente en el laboratorio, sobre todo, para preparar o calentar sustancias y traspasar líquidos. Se les encuentra de varias capacidades, desde 1 ml hasta de varios litros.
Vidrio en forma de reloj:
Lámina de vidrio en forma circular cóncava-convexa.Se utiliza en química para evaporar líquidos, pesar productos sólidos o como cubierta de vasos de precipitados, y contener sustancias parcialmente corrosivas. Es de tamaño medio y muy delicado.
Báscula:
Aparato que sirve para pesar.
Termómetro:
Instrumento de medición de temperatura.
Cilindro de vidrio que sirve para agitar disoluciones, con la finalidad de mezclar productos químicos y líquidos en el laboratorio.
NaOH:
También conocido como sosa cáustica, es usado en la industria de fabricación de papel, tejidos, y detergentes, además de en la industria petrolera. A temperatura ambiente, es un sólido blanco cristalino sin olor que absorbe la humedad del aire. Cuando se disuelve en agua o se neutraliza con un ácido libera una gran cantidad de calor que puede ser suficiente como para encender materiales combustibles. Es una sustancia muy corrosiva.
Agua(H2O):
Sustancia cuya molécula está formada por dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno (H2O).
-Explicación del experimento:
Los pasos seguidos en el experimento son:- 1. Pesar el vaso de precipitado con una báscula y anotar el peso observado.
- 2. Llenar dicho vaso con 100mL de agua (siendo medidos con una probeta).
- 3. Medir la temperatura del agua, suponiendo que esta es la misma que la del vaso de precipitado.
T1(del agua y del vaso)=18ºC
- 4. Añadir al agua n=0.05 mol de NaOH. Se añaden 2g, calculados con la fórmula nNaOH= mNaOH/MNaOH . Para pesar correctamente el soluto a añadir, nos servimos de una cuchara y un vidrio de reloj. En este pesaremos el Hidróxido de Sodio en la báscula.
- 5. Disolvemos los moles añadidos de NaOH en agua con una varilla de cristal.
- 6. Agitar constantemente, pudiendo aplastar el NaOH con la varilla para facilitar la disolución.
- 7. Introducir de nuevo el termómetro y volver a tomar la temperatura. Esta debe ser la mas alta alcanzada.
T2(agua y del vaso)= 22ºC
- 8. Cuando hemos reunido todos los datos usamos la fórmula Qp= Cp.m (T2-T1). De esta manera hallaremos el calor desprendido que, en este caso, coincide con la variación de entalpía.
- 9. El calor desprendido total, o la variación de entalpía total, será la suma del calor absorbido por el vaso de precipitado y por el agua.
- Es necesario usar guantes durante toda la práctica
- - Es necesario limpiar antes y después de los experimentos los diferentes materiales
- Se debe de tener en cuanta que el
resultado no será exacto debido a que la temperatura del vaso puede variar por
la suposición de que esta es la misma que la del agua.
- Se debe ser muy estricto y exacto con las cantidades de líquidos y masas, teniendo en cuenta sus respectivos decimales.
MAgua= 97.22g
- Se debe ser muy estricto y exacto con las cantidades de líquidos y masas, teniendo en cuenta sus respectivos decimales.
-Datos y cálculos:
Los datos que disponemos son:
Cpagua=4.18
J/gK
CpNaOH0=
0.84 J/gK
n=0.05 mol
NaOH
Los datos observados:
T1(del agua y del vaso)=18ºC
T2(agua
y del vaso)= 22ºC
*(Suponiendo que Tªvaso= Tªagua)
Los
datos calculados:
n= 0.05 mol de
NaOH (A partir del cual hallamos la masa necesaria de soluto que debemos añadir en la disolución)
nNaOH=
mNaOH/MNaOH;
nNaOH *MNaOH= mNaOH
0.05*40= 2g de NaOH deberán de añadirse en la disolución.
nNaOH *MNaOH= mNaOH
0.05*40= 2g de NaOH deberán de añadirse en la disolución.
M NaOH =23+16 +1=40
g/mol.
MAgua= 97.22g
Mvaso=
45.24g
-Calor
absorbido del agua (H2O):
Qp= Cp*m
(T2-T1)
Qp=
4.18*97.22 (22-18)
Qp=
1625.5184 Kj/mol
-Calor
absorbido del vaso:
Qp= Cp*m
(T2-T1)
Qp=
0.84*45.24 (22-18)
Qp= 152.006
KJ/mol
Variación de entalpía= Qp agua+ Qp vaso
Variación
entalía = 1625.5184+ 152.006
Variación de
entalpía= 1777.52 KJ/mol
- Durante la práctica hubo una incidencia: Los objetos del laboratorio tenían residuos por no estar correctamente limpiados. Por ello al introducir el soluto en el disolvente y realizar la disolución, esta ha adquirido un color rosáceo. Posteriormente este tono rosáceo ha desaparecido.
-Conclusión
El objetivo de esta practica es observar y determinar la variación de entalpía del calor absorbido por un vaso y el agua durante el proceso de disolución del hidróxido de sodio en agua, expresando el resultado en KJ/mol de NaOH.
Para ello, pesamos el vaso de precipitado antes y después de introducir en el el agua (H2O), medimos las temperaturas del agua antes y después de introducir el hidróxido de sodio(NaOH), posteriormente disolvemos el hidróxido de sodio en el agua, y volvemos a medir la temperatura de la disolución, y, a través de la aplicación de las formulas explicadas anteriormente, calcular la variación de entalpía.
Podemos concluir afirmando que se trata de un proceso endotérmico, ya que es una reacción química que absorbe energía. Esto se puede observar en los valores positivos resultantes de la variación de entalpía, es decir, la energía que poseen los productos en mayor a la de los reactivos.
Para ello, pesamos el vaso de precipitado antes y después de introducir en el el agua (H2O), medimos las temperaturas del agua antes y después de introducir el hidróxido de sodio(NaOH), posteriormente disolvemos el hidróxido de sodio en el agua, y volvemos a medir la temperatura de la disolución, y, a través de la aplicación de las formulas explicadas anteriormente, calcular la variación de entalpía.
Podemos concluir afirmando que se trata de un proceso endotérmico, ya que es una reacción química que absorbe energía. Esto se puede observar en los valores positivos resultantes de la variación de entalpía, es decir, la energía que poseen los productos en mayor a la de los reactivos.
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