A DETERMINAÇÃO DA ENERGIA DE DISSOLUÇÃO DE CLORETOS DE METAIS ALCALINOS

Universidade de São Paulo

Instituto de Química

RELATÓRIO SOBRE A QUINTA EXPERIÊNCIA

DETERMINAÇÃO DA ENERGIA DE DISSOLUÇÃO DE CLORETOS DE METAIS ALCALINOS

1. Apresente os cálculos feitos para a determinação da capacidade calorífica do calorímetro e da energia de dissolução do sal por você estudado. Em uma tabela coloque os valores das energias de dissolução dos sais: , , e :[pic 1][pic 2][pic 3]

CÁLCULO DA CAPACIDADE DO CALORÍMETRO

O cálculo da capacidade do calorímetro inicia-se a partir do estudo da reação da equação balanceada:

[pic 4]

Admitindo que esta reação ocorra em pressão constante, pode-se atribuir o valor da variação de entalpia dado por .[pic 5]

        
[pic 6]

No meio aquoso, a reação entre esse ácido e base produzem um total de 100% de íons de  e . Neste caso, a formação da água se dá através da reação responsável pela variação da temperatura e fluxo do calor.[pic 7][pic 8]

A tabela a seguir apresenta os dados solicitados no relatório e os respectivos valores obtidos as substâncias hidróxido de sódio () e ácido clorídrico ()[pic 9][pic 10]

Substância	Volume (ml)	Concentração (mol/L)
HCl	100,00	1,011
NaOH	100,00	1,020

Tabela – Dados utilizados para o experimento                

O número de mols para cada substância pode ser obtido a partir da seguinte equação:

[pic 11]

Aplicando essa equação para os valores apresentados na tabela acima, pode-se obter:

[pic 12]

[pic 13]

Substância	Volume (ml)	Concentração (mol/L)	n (mol)
HCl	100,00	1,011	0,1011
NaOH	100,00	1,020	0,1020

De acordo com a equação balanceada apresentada anteriormente, como resultado da reação, os produtos cloreto de sódio e água são formados. Dessa reação, a concentração molar de cloreto de sódio é . As informações referentes à essa concentração estão descritas no relatório:[pic 14]

Solução	Concentração (mol/L)	Densidade (g/mL)	Calor Específico (J/g°C)
NaCl	0,50	1,01	4,01

Com essas informações, é possível calcular a quantidade de calor da solução, pois a partir da densidade, pode-se calcular a massa de cloreto de sódio obtido na reação. Da relação entre massa e volume e densidade, temos:

[pic 15]

[pic 16]

Ou seja, da reação ocorrida, gerou-se um total de 202 g de cloreto de sódio, onde o volume total era de 200 ml da mistura de ácido clorídrico e hidróxido de sódio. Conhecendo-se a massa resultante, o calor específico e a variação da temperatura, é possível determinar a quantidade de calor da solução:

De acordo com a equação:

[pic 17]

Temos:

[pic 18]

[pic 19]

Para o cálculo da quantidade de calor da reação, é necessário utilizar o valor da entalpia de neutralização, multiplicando o módulo desse valor pelo número de mols presentes da reação dado um dos produtos formados que foi a água:

[pic 20]

O valor da variação de entalpia de neutralização é dado por , consequentemente:[pic 21]

[pic 22]

Conhecendo-se o valor da quantidade de calor da solução e também da reação, o valor da quantidade de calor do calorímetro é obtido por meio da seguinte relação:

[pic 23]

[pic 24]

[pic 25]

Por fim, a capacidade calorífica do calorímetro é obtida a partir da quantidade de calor do calorímetro, respeitando a seguinte equação:

[pic 26]

[pic 27]

CÁLCULO DE DISSOLUÇÃO DOS SAIS

Este tópico irá apresentar os cálculos realizados para se obter a variação de entalpia de dissolução dos sais de .[pic 28]

A primeira parte do procedimento necessitou da medição das temperaturas iniciais do sistema, antes de se iniciar a reação, posteriormente, pesou-se os sais de modo suficiente a se obter  de solução e  do sal. A tabela a seguir, traz os primeiros dados obtidos para esse experimento:[pic 29][pic 30]

Solução	Ti (°C)	Tf (°C)	ΔT (°C)
LiCl	25,10	33,50	8,40
NaCl	24,70	24,80	0,10
KCl	24,60	21,00	-3,60

        É possível observar as características das reações, onde para o LiCl temos uma reação endotérmica, para o NaCl uma reação onde se conserva a quantidade de calor e para o KCl uma reação do tipo exotérmica.

Para o valor da quantidade de calor da solução, é necessário conhecer algumas variáveis, como a densidade, o calor específico e a variação da temperatura que esse sal sofreu durante o processo experimental. A tabela a seguir traz alguns desses parâmetros para cada concentração molar de 1mol/L.

Solução	Densidade (g/mL)	Calor Específico (J/gC)
LiCl	1,03	3,97
NaCl	1,04	3,89
KCl	1,05	3,80

        

        A massa desses três sais é obtida utilizando-se dos valores da densidade e do volume do sistema:

[pic 31]

[pic 32]