INFORME DE LABORATORIO DE QUIMICA

DETERMINACIN DEL CAMBIO DE ENTALPA EN REACCIONES QUIMICASESTEQUIMETRA EN REACCIONES CON GASES

MARIA FRAGOZO CABARCASDENYS FUENTES FUENTESBLEIDI GALEZO BOLIVARZOLLEANNE SIMANCA HURTADO

CARMEN ARIAS VILLAMIZAR

DIVISIN CIENCIAS DE LA SALUDENFERMERAUNIVERSIDAD DEL NORTEMAYO 7 DEL 2015

RESUMEN

Mediante la realizacin de las prcticas de laboratorio en el cual se le dio lugar primeramente a determinacin de cambio de entalpia de reacciones qumicas se buscaba conocer mediante el desarrollo de clculos estequiometricos determinar conceptos tales como reactivo limite, concentracin de soluciones, diferencias entre calor y temperatura, unidades de calor y temperatura, reacciones exotrmicas y endodrmicas, calor de reaccin, calor especifico de una sustancia, cambio de Entalpia de una reaccin qumica, y el respectivo porcentaje de error relativo al concluir la prctica.En la segunda prctica se desarrollo la estequiometria de los gases en el cual se buscaba conocer el comportamiento de los gases en reacciones qumicas y Comprender empricamente los efectos de las variables producidas por otras, ratificando las leyes establecidas de los gases.Esta prctica de laboratorio se dar con los conceptos de caracterizacin de un gas cuyo objetivo especifico es determinar el volumen de las sustancias mediante unos cambios que sufrirn donde la presin y temperatura intervendrn en estos procesos tomando importancia.

PALABRAS CLAVES: Cambio de entalpa, comportamiento de gases, estequiometria, volumen, temperatura, reaccin endodrmicas, reaccin exotrmica.

INTRODUCCIN

ENERGA Y ENTALPACuando un sistema absorbe calor, parte de la energa absorbida puede usarse para efectuar trabajoParte de la cantidad total de energa dentro de un sistema se relaciona con la reorganizacin de los tomos, que se efecta en las reacciones qumicas; la energa de interacciones entre tomos y molculas, y la energa asociada con la temperatura (cualquier temperatura sobre el cero absoluto). Esta porcin almacenada se llama energa interna, E. La cantidad de calor absorbido por un sistema que sufre una modificacin, como un aumento de temperatura, un cambio de estado fsico o una reaccin qumica, depende, en parte, de las condiciones en las cuales sucede el proceso. Un ejemplo: la cantidad de calor absorbido es exactamente igual al aumento de E, si el sistema no realiza trabajo alguno. se sera el caso en una reaccin qumica comn, no relacionada con un acumulador, efectuada en un recipiente de reaccin cerrado para que no suceda una expansin contra la atmsfera exterior. El cambio de E se puede representar con E. (Delta mayscula, , es el smbolo matemtico que representa cambio o diferencia. E es la diferencia de E que acompaa un proceso, que se define como el valor final de E menos su valor inicial.)La mayora de las reacciones qumicas realizadas durante los cursos de laboratorio se hacen en sistemas abiertos.Eso quiere decir que no habr acumulacin de presin y que el sistema de reaccin realizar algo de trabajo sobre los alrededores o, posiblemente, los alrededores sobre el sistema. En esos casos, el principio de conservacin de la energa establece que la cantidad de calor transferido se ajuste a s misma para suministrar la pequea, pero importante, cantidad de este trabajo. Se puede precisar una funcin nueva, la entalpa, H, que se relaciona en forma sencilla con el flujo de calor en un recipiente abierto, o a presin constante, con la definicin H = E + PV. La cantidad de calor absorbido (o desprendido) en un proceso a presin constante es exactamente igual a H, el aumento (o disminucin) de H.En resumen, si q es la cantidad de calor absorbido por el sistema desde sus alrededores,q (a volumen constante) = Eq (a presin constante) = HEstas ecuaciones son exactas mientras no se apliquen a dispositivos generadores de trabajo, como acumuladores y motores, entre otros. Cualquiera de los trminos en estas ecuaciones puede tener los signos + o . El proceso puede ser exotrmico, en el que q es negativo, cuando el sistema pierde calor. Un proceso endotrmico es aquel para el cualq es positivo, lo que indica que el sistema absorbe calor. Si el sistema que se investiga no es exotrmico ni endotrmico, est en equilibrio con el valor cuantitativo cero (0).

CAMBIOS DE ENTALPA PARA DIVERSOS PROCESOS

Cambio de temperaturaSi se calienta o enfra una sustancia cuya capacidad calorfica es C, en un intervalo de temperatura T,q = CTSuponiendo) que C es independiente de la temperatura. Con frecuencia, se usan subndices para indicar que una capacidad calorfica se mide a presin constante, Cp, o a volumen constante, Cv. Si se usa Cp,H = CpTLas cantidades C y H son extensivas, lo que significa que son proporcionales a la cantidad de materia que se consideraen el proceso o en la reaccin. Se establece que c, cp y cv, con minscula, representen las capacidades calorficas especficas y que w sea la masa de la muestra. Entonces:C = cwCuando en este libro se omita el subndice, es porque se habla de Cp (a presin constante). Adems, observe que, dependiendo del autor, se usan otros smbolos para calor especfico como c, C, Cs, CE o s.

Cambio de fase de una sustancia pura

El calor que debe absorberse para fundir una sustancia se llama calor latente de fusin, o bien, en forma abreviada,calor de fusin. Por ejemplo, para fundir hielo a 0C, el proceso se puede escribir en la forma:H2O(s) H2O(l) a 0C, 1 atm q(fusin) = 80 cal/gAs como (gas) o (g) en el captulo 6 indicaban el estado gaseoso, (s) se refiere al estado slido y (l) al estado lquido.H = q(fusin) = (80 cal/g)(18.0 g/mol) = 1.44 kcal/mol de H2O, o bien, 6.02 kJ/mol de H2OHay un valor de calor latente de evaporacin (se abrevia calor de evaporacin o de vaporizacin), H(evaporacin), cuando se efecta a temperatura y presin constantes. El calor latente de evaporacin del agua a 100C y 1 atm es 540cal/g o 9.72 kcal/mol (40.7 kJ/mol).Hay un valor de H para el proceso de sublimacin, llamado calor latente de sublimacin (o calor de sublimacin).La sublimacin es la conversin del estado slido al estado gaseoso, sin pasar por el estado lquido.

COMPORTAMIENTO DE LOS GASES

Las sustancias que son gases a temperatura ambiente suelen ser sustancias moleculares con masa molar baja. El aire, una mezcla formada principalmente por N2 y O2, es el gas ms comn con el que entramos en contacto. Algunos lquidos y slidos tambin pueden existir en el estado gaseoso, y se conocen como vapores. Los gases son compresibles, y se mezclan en todas las proporciones porque las molculas que los constituyen estn muy separadas entre s. Para describir el estado o condicin de un gas debemos especificar cuatro variables: presin (P), volumen (V), temperatura (T) y cantidad de gas (n). El volumen suele medirse en litros, la temperatura en kelvins y la cantidad de gas en moles. En qumica se utiliza la presin atmosfrica estndar para definir la atmsfera (atm) y el torr (tambin llamado milmetro de mercurio). Una presin de una atmsfera equivale a 101.325 kPa o 760 torr. Normalmente usamos un barmetro para medir la presin atmosfrica. Podemos usar un manmetro para medir la presin de gases encerrados.

LEYES DE LOS GASES

Hay tres leyes que describen el comportamiento de una masa constante de un gas: ley de Boyle, ley de Charles y ley de Gay-Lussac. Esas leyes detallan los efectos del volumen, la temperatura y la presin, as como las interrelaciones de esos factores. Cada una de las tres leyes mantiene constante una sola variable (V, P o T) y cuantifica la relacin entre las otras dos. Los gases que se comportan exactamente obedeciendo esas leyes se llaman gases ideales o gases perfectos.La mayor parte de los gases no responde exactamente como indican las leyes, porque stas no tienen en cuenta las fuerzas entre las molculas de los gases. Sin embargo, las leyes de los gases son un buen punto de partida para predecir el comportamiento de una cantidad fija de un gas, comenzando con las condiciones iniciales y examinando las condiciones finales despus de un cambio en una variable.

LEY DE BOYLE. Temperatura constanteLa ley de Boyle describe los efectos del volumen y la presin, con la temperatura constante. Esta ley establece que el volumen de un gas vara en proporcin inversa con la presin a una temperatura constante.

LEY DE CHARLES. Presin constanteLa ley de Charles describe los efectos del volumen y la temperatura cuando la presin se mantiene constante. Esta ley establece que el volumen de un gas vara en proporcin directa con la temperatura en escala Kelvin (temperatura absoluta).

LEY DE GAY-LUSSAC. Volumen constanteLa ley de Gay-Lussac describe los efectos de la presin y la temperatura, manteniendo constante el volumen. Esta ley establece que la presin de un gas vara en proporcin directa con la temperatura absoluta.

LEY COMBINADA DE LOS GASESLas leyes anteriores de los gases se pueden usar para deducir una sola ley donde intervengan los tres factores influyentes: volumen, presin y temperatura. Como las tres leyes manejan una cantidad fija de gas (sin cambiar la masa), la ley combinada de los gases se refiere a la cantidad fija de gas.

DENSIDAD DE UN GAS IDEALLa densidad (D) de un gas vara en proporcin inversa a su volumen, como indica la ecuacin a). Se puede reorganizarla ecuacin de la ley combinada de los gases b) para llegar a la ecuacin c), que describe los cambios de la densidad en funcin de la temperatura y la presin.

MATERIALES Y METODOLOGA

CAMBIO DE ENTALPA38g CuSo4/LCuSo4 + Zn ZnSo4 + Cu 159 g 65,42,43 1g experimental

En cuntos ml de SLN estn disueltos?64ml

Vaso de icopor Probeta CuSO4 Tapa con sensor de temperatura. Zn Software Data Studio

ENSAYO N1

Tomamos 45ml de SLN. CuSO4utilizando para medirlos la probeta, vertimos esto en el vaso de icopor; Sellamos el recipiente con la tapa con sensor de temperatura. Se da un proceso de interfase, que al agregarle 1.00g de Zn y darle inicio al softwared de data estudio podemos determinar el cambio de laEntalpaDH mediante este medio.

ESTEQUIOMETRIA EN REACCIONES CON GASES

H3C6H5O7 + 3Na4Co3 3Co2 + 3H2O + Na3C6H5o9Con 1Molar192 g/L De est SLN tomaron 5 mlCuntos gr de Ac Ctrico estn disueltos?0,96 gCul es el peso (g) de NaHCO3 que reaccionan?1,26gDe esta Sin. Tomarn en 1260 mg NaHCo35 ml

Bicarbonato de sodio. Acido ctrico Bixido de carbono. Baln. Jeringa. Sensor de presin. Probeta.

ENSAYO N2Tomamos 0.1517g de NaHCO3y lo depositamos en un baln con un sensor de temperatura, luego agregamos 5 ML de SLN. Ac. Ctrico (192g/L) por medio de una jeringa y damos inicio a Data Studio para determinar observar las reacciones.

ANALISIS Y RESULTADOS

Volumen del reactor 65.9

Presin inicial102.7 kpa

Presin mxima163.3 kpa

Temperatura21.5

Presin de vapor de agua19.841

Presin de dixido de carbono0.575041

Presin mxima1.5910 atm

Cambio de entalpia

En este procedimiento utilizamos dos variables tiempo y temperatura en grados centgrados para determinar la variacin de energa calorfica en las reacciones utilizadas.En este caso utilizamos en una primera reaccin como solvente cido ctrico y soluto el cinc aqu observamos que la energa calrica aumento es decir que la reaccin es exotrmica porque hubo desprendimiento de calor.En una segunda reaccin utilizamos cido ctrico y bicarbonato de sodio observamos a diferencia de la primera reaccin no hubo desprendimiento de calor es decir la temperatura disminuy por lo tanto la reaccin es endotrmica

Comportamiento de los gases

Las variables en este procedimiento son temperatura y presin utilizamos en este caso cido ctrico y bicarbonato de sodio observamos al verter el bicarbonato en el cido ctrico la presin aumenta y la temperatura permanece en una constante esto debido la fuerza que el gas ejerce sobre el recipiente en el que es vertido por lo cual esta reaccin es isotrmica.

CONCLUSIN

La entalpia es la cantidad de energa calrica de una sustancia o una reaccin la cual podemos calcular en el laboratorio y como se observ en las prcticas realizadas este fenmeno est determinado por reacciones exotrmicas y reacciones endotrmicas. Por otro lado en el comportamiento de los gases se ha determinado experimentalmente las relaciones que existen entre las variables que posee un gas, estableciendo y confirmando las leyes especficas de los gases que conocemos.

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

Rosenberg, Jerome L. & Epstein, Lawrence M.(1991).Qumica general.(3ra ed.).Estados Unidos:McGraw-Hill.

BROWN, Theodore; LEMAY, H. Eugene; BURSTEN, Bruce E.(2005)Qumica: la ciencia central. (9 ed). Prentice-Hall.