Calor de neutralização

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Universidade Regional do Alto Uruguai e das Missões

URI-Campus de Santo Ângelo

Departamento de Ciências da Saúde

Curso de Farmácia

Relatório de Química Orgânica

CALOR DE NEUTRALIZAÇÃO

Santo Ângelo, Novembro de 2014.

FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA

Quando soluções diluídas de ácidos fortes, como HCL e HNO3, são neutralizadas com soluções diluídas de bases fortes, como NaOH e KOH, observa-se que o calor liberado por mol de água formado é praticamente constante, sendo independente da natureza do ácido e da base. Esta constância do calor de neutralização, igual a 13700 cal/mol a 25ºC, é o resultado da ionização completa dos ácidos  e bases fortes, bem como dos sais correspondentes formados na reação de neutralização. Assim, quando uma solução diluída de um ácido forte é adicionada a uma solução diluída de uma base forte, a única reação química que ocorre é:

H+ (aq) + OH-(aq)  H2O                               ΔHº298K = 13700 cal/mol

Quando ácidos ou bases fracas são neutralizados, o calor associado ao processo não é somente o calor de reação entre os íons H+ e OH-, mas também há o calor absorvido na reação de dissociação do ácido fraco ou da base fraca. Assim, por exemplo, o calor de neutralização do HCN (ácido fraco) com NaOH é de apenas -2900 cal/mol. Se o ácido estivesse totalmente ionizado, o calor de neutralização seria -1300 cal/mol. A diferença de 10800 cal/mol é o calor associado ao processo de ionização do ácido fraco.

As reações de neutralização sempre ocorrem entre um ácido, que libera o cátion H+, e entre uma base, que libera o ânion OH-. Esse tipo de reação é sempre exotérmico, ou seja, libera energia, pois parte da energia dos íons é utilizada para formar as ligações, que formam as moléculas de água e a energia restante é liberada. Desse modo, o valor da entalpia de neutralização será sempre negativo.

A entalpia de neutralização é o calor produzido quando um ácido e uma base reagem, em solução aquosa, para produzir um mol de água. Pode ser calculado utilizando uma titulação termométrica onde o aumento da temperatura verificado, à medida que se adiciona a base ao ácido atinge o valor máximo quando ácido e a base estão nas mesmas proporções estequiométricas o que permite detectar o ponto de equivalência.

O resultado de qualquer reação de neutralização entre um ácido forte e uma base forte em água é a formação de água a partir de íons hidrônio e íons hidróxido.

Quando uma solução diluída de HCl, HBr, HI, HNO3 ou HClO4 é neutralizada por uma solução diluída de NaOH, KOH, RbOH, Ba(OH)2 ou La(OH)3, o calor de neutralização molar, ΔH neutralização, é sempre o mesmo: -55,9 KJ por mol de água formada. Isto sugere que, quando ácidos fortes são neutralizados por bases fortes, ambos em meio aquoso, os cátions e os ânions provenientes da base e do ácido, respectivamente, não se unem para formar o sal, mas permanecem dissociados na água. Portanto, a variação de entalpia observada na neutralização de um ácido forte monoprótico e uma monobase, o que resulta em um mol de água, é apenas a entalpia padrão molar da formação da água:

Quando se misturam ácidos com bases, por exemplo, uma solução aquosa de HCl com uma solução aquosa de NaOH, ocorre uma reação de neutralização. Na primeira solução existem as espécies H3O+ e Cl-, resultante da ionização completa do ácido clorídrico [ácido forte] em água:

HCl (aq) + H2O (l) è H3O+ (aq) + Cl- (aq)

Na segunda, encontram-se as espécies Na+ e OH-, resultantes da dissociação completa do hidróxido de sódio [base forte]:

NaOH (s) è Na+ (aq) + OH- (aq)

A mistura de HCl (aq) com NaOH (aq), resulta numa reação de neutralização:

H3O+ + OH- (aq) è 2H2O (l)

sendo a equação geral da reação:

HCl (aq) + NaOH (aq) è NaCl (aq) + H2O (l)

visto que da reação entre um ácido e uma base tem como produto um sal e água.

Esta reação química ocorre a pressão constante, pelo que se torna mais fácil medir a respectiva variação de entalpia. Neste caso ∆Hºn(298K) =-57,1 Kjmol-(reação exotérmica).

Pode também usar-se uma titulação termométrica para medir a entalpia de neutralização, isto é, a energia libertada numa reação de neutralização. Para isso há que determinar o calor Q, libertado durante a titulação, através da expressão:

Q = mc∆T

A variação de temperatura sofrida pelo sistema (considerado isolado), ∆T, durante a titulação é calculada com base na temperatura máxima atingida. Para evitar correções devido à variação de massa provocada pela adição de titulante, é preferível usá-lo em solução concentrada e considerar m como sendo a massa inicial do titulado. A capacidade térmica mássica do sistema, c, expressa em J.g-1.ºC-1, representa a energia necessária para elevar um grau a temperatura de um grama de titulado. O valor de Q apurado será a energia total disponibilizada na neutralização. Para saber a entalpia de neutralização ∆Hn, é necessário calcular a energia disponibilizada como calor, caso se tivesse formado 1mol de água durante a neutralização.

OBJETIVO DA PRÁTICA

Determinar o calor de neutralização de um ácido forte (HCL) poruma base forte (NaOH).

RELAÇÃO DE MATERIAIS E REAGENTES

• Frasco térmico ( calorímetro)
• Termômetro
• Cronometro
• Provetas
• Soluções de HCL
• Soluções NaOH a 0,5 mol/L

PROCEDIMENTO

Colocar no frasco térmico 100 ml de água destilada à temperatura ambiente.

 Agitar e fazer leituras da temperatura até que ela se mantenha constante. Anotar a temperatura.

Medir em uma proveta 50 ml de água destilada gelada. Anotar a temperatura depois de estabilizada.

Adicionar rapidamente dentro do frasco térmico a água gelada.

Agitar a mistura imediatamente após a adição da água gelada. Fazer leituras da temperatura até que ela tenha atingido um valor constante. Anotar a temperatura.