Determinação da entalpia de dissolução de hidróxido de sódio e entalpia de neutralização de um ácido forte por uma base forte

Termodinâmica: Determinação da Entalpia de Dissolução do Hidróxido de Sódio e da Entalpia da Neutralização de um Ácido Forte por uma Base forte

1. INTRODUÇÃO

A termoquímica é uma parte da termodinâmica que estuda as trocas de calor desenvolvidas durante uma reação química entre o sistema e o meio ambiente, além do possível aproveitamento desse calor na realização de trabalho (ATKINS, 2006).

Através da experiência diária, o conceito de calor como sendo uma forma de energia que flui do mais quente para o mais frio, surge de maneira quase que intuitiva. Enquanto outras formas de energia podem ser convertidas integralmente em calor, o inverso não é possível. Nas reações químicas, grande parte das energias envolvidas nas interações de natureza elétrica ou magnética, aparece sob forma de calor ou de trabalho (BROWN, 2005).

Muitas reações ocorrem com liberação de calor para o ambiente, sendo denominadas exotérmicas. Outras, endotérmicas, retiram calor do ambiente com conseqüente abaixamento de temperatura. Pode ser demonstrado que o calor transferido em uma mudança de estado à pressão constante, é igual à variação de entalpia do sistema. A entalpia de um sistema é a soma da energia interna do mesmo (U) e da energia de expansão ou energia elástica. Quando as reações químicas se processam em condições de pressão constante, os calores envolvidos são iguais às variações de entalpias das reações. Quando a reação química é conduzida a pressão constante, a variação de entalpia, designada por ∆H, é dada simplesmente pela diferença entre as entalpias dos produtos e dos reagentes. Independentemente dos caminhos percorridos pelos reagentes até formação dos produtos, a variação de entalpia deverá ser sempre a mesma. Essa afirmação, que constitui a Lei de Hess, provém do fato de que a entalpia é uma função de estado, ou seja, cada estado apresenta o seu valor correspondente de entalpia. Por isso, a diferença de entalpia entre os dois estados é independente de quantos estados possam existir intermediariamente (BROWN, 2005).

As medidas de entalpia das reações são geralmente executadas através do emprego de calorímetros, e fornecem muitas informações sobre as energias de ligação. A utilização inversa das informações sobre as energias de ligação permite, por outro lado, a previsão de calores de reações, muitos dos quais impossíveis de serem determinados (CHANG, 2010).

O calor de reação entre um ácido e uma base é denominado calor de neutralização. Em solução aquosa, os ácidos e as bases fortes encontram-se completamente dissociados, e o calor de neutralização é numericamente igual ao calor de dissociação da água com sinal contrário. Este é o caso da neutralização do ácido clorídrico em presença de hidróxido de sódio, cujas soluções podem ser descritas, segundo Arrhenius, como ou, simplesmente (CHANG, 2010).

2. OBJETIVO

Determinar a entalpia de dissolução do Hidróxido de sódio e a entalpia de neutralização de um ácido forte por uma base forte.

3. MATERIAIS

3.1. Equipamentos

• Bagueta;

• Balança com sensibilidade para 0,01 gramas;

• Béquer de 250 mL;

• Espátula;

• Papel manteiga;

• Proveta de 250 mL;

• Termômetro.

3.2. Reagentes

• Hidróxido de sódio (NaOH);

• Solução 0,5 N de Ácido clorídrico (HCl);

• Solução 0,5 N de Hidróxido de sódio (NaOH).

4. PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS

Entalpia de dissolução

- Pesou-se um béquer de 250 mL e anotou sua massa;

- Utilizou-se o béquer do procedimento anterior e o calorímetro para montar o sistema;

- Mediu-se 200 mL de água destilada em uma proveta de 250 mL e transferiu-se para o béquer de 250 mL. Como a densidade da água é 1.00 g/mL teremos no béquer 200 g desse líquido;

- Verificou-se a temperatura da água com o auxílio do termômetro;

- Pesou-se 3 g de lentinhas de Hidróxido de sódio;

- Realizou-se essa operação rapidamente, porque o Hidróxido de sódio é altamente higroscópio, isto é, absorve a umidade do ar em pouquíssimo tempo.

- Imediatamente, transferiu-se as lentilhas de NaOH para a água do béquer;

- Lentamente, agitou-se a água com o próprio termômetro até dissolver todo o sólido. Essa operação deve ser feito com cuidado porque o termômetro poderá quebrar-se, caso se choque contra as paredes do béquer;

- Enquanto agitou-se, se observou a temperatura e anotou-se seu valor máximo, obtido ate a dissolução do Hidróxido de sódio;

- Calculou-se a diferença de temperatura em consequência da dissolução do NaOH;

- Posteriormente descartou-se o conteúdo do béquer em recipiente para posterior neutralização;

- Utilizou-se à fase dos cálculos, recorrendo à equação física, Q = mcΔT;

- No procedimento experimental, o Hidróxido de sódio ao se dissolver liberou uma quantidade de calor que foi absorvida pela água e pelo vidro do béquer;

- O calor produzido pela dissolução do NaOH foi absorvido pela água e pelo vidro do béquer;

- Posteriormente substituíram-se as variáveis por seus valores numéricos e obteve a quantidade de calor liberada na dissolução;

- Utilizou-se o valor da massa molecular do NaOH que é igual a 40;

- A quantidade de calor obtida no passo 15 corresponde ao calor liberado na dissolução da massa m4 de NaOH dissolvida. Para expressar a entalpia de dissolução em quilocalorias por mol de NaOH, utilizou-se da regra de três;

- Então completou-se a equação