A Determinação do calor de dissolução do NaOH

UNIVERSIDADE ESTÁCIO DE SÁ

QUÍMICA GERAL EXPERIMENTAL

Determinação do calor de dissolução do NaOH (s)

Determinação do calor de Neutralização do NaOH (s)

• Dario Rodrigues de oliveira – Matricula: 201408335816
• Luiz Eduardo Granado Cardoso – Matricula: 201407150022
• Bruna de Oliveira Ribeiro  – Matricula: 201408315671

Campos dos Goytacazes

2015[pic 1]

ÍDICE

INTRODUÇÃO        

REVISÃO BIBLIOGRÁFICA        

MATERIAIS E REAGENTES        

PROCEDIMENTO        

RESULTADOS        

CONCLUSÃO        

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS        

ANEXOS        

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[pic 2]

INTRODUÇÃO

As reações químicas podem ser classificadas como endotérmicas ou exotérmicas de acordo com a variação de entalpia ou o calor envolvido no processo. A determinação deste calor pode ser feita teoricamente através da Lei de Hess ou na prática por medidas calorimétricas. É importante que nesta determinação experimental seja observado o estado físico dos participantes e o efeito que este exerce sobre os resultados obtidos.

O calor de solução é definido como o calor envolvido na dissolução de um mol de soluto em quantidade suficiente de solvente para constituir uma solução diluída, esquematicamente: SOLUTO(S) + ÁGUA → SOLUTO (Aq)

O calor de neutralização é o calor envolvido na reação de neutralização de um ácido por uma base com formação de um sal e de água. Observa-se que quando tratamos soluções diluídas de ácidos fortes com soluções diluídas de bases fortes o calor liberado, por mol de água formado é praticamente constante e independente da natureza dos ácidos ou bases envolvidos. Este valor, igual a -13700cal.mol-1, a 25oC, é conseqüência da ionização completa dos eletrólitos fortes, por exemplo:

H+(aq)  +  NO3-(aq)  +  K+(aq)   +  OH-(aq) →  K+(aq)  + NO3-(aq)  +  H2O(l)

ou seja, podemos considerar que a reação que efetivamente se passa é:

       H+(aq)   +    OH-(aq) →   H2O(l), ΔHo298K = -13,7kcal (≈ -57,3 kJ).

REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

A calorimetria é a ciência que estuda o calor. Calor é uma forma de energia em trânsito, ou seja, é a energia transferida de um corpo com maior temperatura para um corpo de menor temperatura.

Em um sistema isolado, o calor é transferido do corpo de maior temperatura para o corpo de menor temperatura até que o equilíbrio térmico seja atingido.

A definição de calor é usada apenas para indicar a energia que está sendo transferida, e não a energia que o corpo possui.
A unidade de medida da quantidade de calor Q no Sistema Internacional (SI) é o joule (J):

Quando há variação de temperatura sem que haja variação do estado físico da matéria, dizemos que o calor é sensível.
Podemos calcular o calor sensível pela equação:

Q = m.c.∆T

Calor de neutralização é a quantidade de calor liberada na formação de um mol de água ao se fazer a reação de um ácido forte com uma base forte, em quantidades estequiométricas, em solução aquosa, nas condições padrão. A reação de neutralização é sempre exotérmica, e o calor liberado é sempre constante para ácidos e bases fortes, pois a reação iônica não se altera em função das substâncias, podendo ser representadas pela equação:

H+ + HO – H2O DH = – 13,7 Kcal

Quando o ácido ou a base não estão totalmente dissociados, o calor de neutralização corresponde à combinação dos íons H+ e OH– menos a energia necessária para dissociar as moléculas do ácido e/ou da base. Exemplo: o ácido acético em solução está parcialmente dissociado. Pela neutralização com uma base forte, teremos:

HC2H3O2 + HO – C2H3O2– + H2O

MATERIAIS E REAGENTES

MATERIAIS:

• Becher
• Erlenmeyer
• Tela de amianto
• Termômetro
• Cilindro graduado de 200mL
• Balança de precisão

REAGENTES:

• Ácido clorídrico 0,25M

• Ácido clorídrico 0,50M

• Hidróxido de sódio sólido

• Hidróxido de sódio 0,5

PROCEDIMENTO

Determinação do calor de dissolução

               NaOH (s) + água → NaOH (aq) + Q1

1. Pesei o Erlenmeyer limpo e seco.

Massa do Erlenmeyer = 6,829 g

1. Coloquei o Erlenmeyer sobre a tela de amianto para isola-lo termicamente da mesa de trabalho. Coloquei no Erlenmeyer 200mL de água destilada. Medi a temperatura da água (T1) e pesei o Erlenmeyer.

T1 = 20 ºC

Massa da água = 184,807 g

1. Pesei em um vidro de relógio 2,00 de hidróxido de sódio, com aproximação de 0,01 g.

Massa do hidróxido de sódio = 2,002 g

1. Coloquei o hidróxido de sódio pesado na água contida no Erlenmeyer. Agitei lentamente, a solução com o termômetro até a dissolução do hidróxido de sódio. Acompanhei a elevação da temperatura. Anotei a temperatura atingida (T2).

T2 = 25 ºC

1. Calculei a quantidade de calor, em calorias, liberada na reação.

  Q1 = (m H2O + m NaOH) x C H2O x (T2 – T1) + (m Erlenmeyer) x C vidro x (T2 – T1)

1. Determinação do calor de neutralização

             NaOH (s) + HCl (aq) → NaCl (aq) + H2O + Q2

1. Pesei o Erlenmeyer limpo e seco.

Massa do Erlenmeyer = 107,379 g

1. Coloquei o Erlenmeyer sobre a tela de amianto. Coloquei no Erlenmeyer 200,0mL de ácido clorídrico (HCl) 0,25M. Medi com o termômetro a temperatura do ácido clorídrico (T3).

T3 = 21 ºC

Massa do HCl = 204,98 g

1. Pesei em um vidro de relógio 2g de hidróxido de sódio sólido, com aproximação de 0,01g.

Massa do hidróxido de sódio sólido = 2,000 g

1. Coloquei o hidróxido de sódio pesado no ácido clorídrico contido no Erlenmeyer. Agitei lentamente, a solução com o termômetro até a dissolução do hidróxido de sódio. Acompanhei a elevação de temperatura. Anotei a temperatura máxima atingida.

T4 = 30 C°

1. Calculei a quantidade de calor, em calorias, liberada na reação.

Q2 = (m HCl + m NaOH) x C HCl x (T4 – T3) + (m Erlenmeyer) x C vidro x (T4 – T3)

CONCLUSÃO

O experimento proposto envolve o conceito de preparo, padronização e diluição de soluções ácidas e básicas [7,8]. Ademais, o objetivo do presente estudo foi ilustrar a entalpia de neutralização (reagindo um ácido e uma base com concentrações, massas e temperaturas conhecidas) por meio de um experimento simples, rápido e de baixo custo. O valor do ΔH de neutralização é constante uma vez que a reação é sempre a mesma (H+(aq) + OH-(aq) [pic 3] H2O (l) ou H3O+ (aq) + OH-(aq) [pic 4] 2 H2O (l) ), mudando-se apenas os contra-íons (Cl -por CH3COO- e NH4 + por Na + ), que não participam da reação. O erro percentual relativo médio de 4,5 % entre o valor calculado e aqueles determinados experimentalmente é devido à baixa precisão do termômetro empregado e, também, a pequena perda de calor entre o sistema e as vizinhanças. Usando um termômetro de mesma precisão que o empregado neste trabalho [6] encontrou-se um erro médio de 3 % na determinação da entalpia de decomposição do peróxido de hidrogênio. O emprego de termômetro digital, que mede a temperatura em décimo de graus, o valor encontrado de entalpia de neutralização ficou muito mais próximo do valor teórico (erro relativo de 1,6 %). Assim sendo, diversos docentes podem realizar o presente experimento em sala de aula, após discussão dos conceitos envolvidos e cálculos da entalpia de neutralização, é importante ressaltar que, mesmo trabalhando-se com reagentes e materiais de uso cotidiano, é possível implementar um experimento simples e de baixo custo, mas de grande importância pedagógica.