Calor de Solução

Objetivo

        Determinar o calor de solução (∆Hsol) em água, por meio da concentração máxima de solubilidade (S) com a temperatura.

Resultados

        Quando uma reação química ocorre, ligações químicas são constantemente rompidas e formadas até que se atinja um ponto de equilíbrio. Neste processo de rompimento e formação de novas ligações, essas alterações estão atreladas a variações de grandezas químicas e físicas, e uma dessas é a entalpia de solução (∆Hsol).

          A entalpia, ou então, calor de solução, trata-se do "calor trocado entre sistema reacional e as suas vizinhanças numa transformação com 100% de conversão de reagentes, a temperatura ( T ) e pressão ( P ), em produtos nas mesmas T e P." ¹

        Uma determinada reação pode ser exotérmica ou endotérmica. O primeiro caso ocorre quando a temperatura final é menor que a inicial, que acarreta em um  ∆H<0 e caracteriza uma reação que libera calor para suas vizinhanças, por sua vez, o segundo caso ocorre quando a temperatura inicial é menor que a final, o ∆H>0 caracteriza uma reação que absorve calor de sua vizinhança.

        A variação de entalpia pode ser medida pela variação da constante de equilíbrio com a temperatura. O processo de solubilização pode ser descrito pela equação química de reação, dada pela equação 1:¹

solutosólido + solvente → solução   Equação 1

        Onde o solvente é a água.

        A partir disso, tem-se que a constante de solubilidade é um caso especial da constante de equilíbrio, pois, para calcular-se o valor de K, não se leva em consideração as concentrações do sólido e nem de líquidos. Logo, só considera-se a concentração da solução (soluto solvatado), que, em soluções saturadas, é igual à concentração máxima de solubilidade de uma determinada substância (S).  Temos então a seguinte relação:

K = Ks = S

        Pode-se então obter o valor de ∆Hsol a partir de variações da constate de solubilidade (kS) com a temperatura. Dado que ao ter uma determinada solução e variar a sua temperatura, consequentemente, sua constante de solubilidade vai se alterar e assim,  é possível determinar a entalpia de solução de acordo com a equação 2:

EQUAÇÃO 8.11 Equação 2

        Onde R é a constante dos gases e C é ma constante.

        No presente caso, a partir de uma solução de 500 mL de acido benzoico saturada com temperatura inicial de 70° C, conforme a solução era resfriada, a cada 8° C retirou-se uma nova alíquota. Acrescentou-se água até que todo o sólido estivesse dissolvido. Adicionou-se 3 gotas de fenolftaleina, e cada uma delas foi titulada com   NaOH a 0.01M, para obter o ponto de viragem.

        As respectivas temperaturas nas quais as alíquotas foram retiradas, o volume de NaOH e as massas pesadas encontram-se na tabela 1:

Tabela 1: Dados obtidos no experimento

Alíquota	T (K)	Merlen (g)	Merlen+solução (g)	VNaOH (mL)
1	343	91,7776	102,4196	14
2	335	77,6032	86,9814	10
3	327	83,2972	92,3076	7
4	319	77,7538	86,6939	5,8

        Para obtermos os valores de S a fim de determinar o ∆Hsol, precisa-se descobrir as massas do ácido benzóico e da água de cada solução. Para isso, foi utilizada a equação 3:

CHbz x VHbz = CNaOH x VNaOH x f     Equação 3