EXPERIMENTOS EM TERMODINÂMICA E EQUILÍBRIO QUÍMICO ANÁLISE CALORIMÉTRICA

UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO - UFPE[pic 1]

CAMPUS RECIFE

DEPARTAMENTO DE QUÍMICA FUNDAMENTAL– DQF

LICENCIATURA EM QÚÍMICA- LQ

EXPERIMENTOS EM TERMODINÂMICA E EQUILÍBRIO QUÍMICO

ANÁLISE CALORIMÉTRICA

16 de Outubro de 2015

Sumário

1. Objetivo________________________________________________3
2. Introdução______________________________________________4
3. Materiais e Reagentes____________________________________5
4. Procedimento___________________________________________6
5. Resultados e Discussão___________________________________8
6. Conclusão_____________________________________________10
7. Referências____________________________________________12
8. Apêndice______________________________________________14

1 Objetivo

Esse relatório tem por objetivo determinar a variação de entalpia (ΔH) para diferentes transformações, usando um calorímetro alternativo.

2 Introdução

As transformações físicas e reações químicas são quase sempre acompanhadas por liberação ou absorção de calor e vários outros efeitos. Sabe-se que termoquímica é o estudo das quantidades de calor liberadas ou absorvidas durante as reações químicas [FELTRE,2004].

O calor é, sem duvida, a forma mais comum de energia que ocorre em reações químicas, como por exemplo, a queima do carvão ou a reação que ocorre entre o ácido clorídrico e o hidróxido de sódio, tais fenômenos são chamados de reações exotérmicas por liberarem calor. Porém existem reações em que o calor é absorvido, como por exemplo, a decomposição do carbonato de cálcio e a síntese de ferro metálico, sendo estas chamadas de reações endotérmicas. O estudo e a medição sobre a quantidade de calor liberada ou absorvida durante esses fenômenos é conhecido como análise calorimétrica, para tais análises, utiliza-se aparelhos calorímetros. No presente relatório o calorímetro construído um calorímetro alternativo para medir a variação de entalpia de diferentes processos. Para isso, algumas considerações precisam ser feitas, tais como: O sistema não troca calor com o ambiente, ou seja, está termicamente isolado e os calores específicos das soluções no calorímetro, bem como suas densidades, são iguais ao da água.

Pode-se calcular a variação de energia envolvida nos processos através da seguinte fórmula:

                                    [pic 2]

Onde ∆H é a energia envolvida, ∆U é indicado por w quantidade de trabalho realizado pelo sistema e q é a quantidade de calor liberada ou absorvida no processo, P é a pressão a qual foi submetido e ∆v variação do volume.

E a capacidade calorífica do sistema termoquímico (calorímetro + solução), é a soma das capacidades caloríficas do béquer e da solução, segundo a expressão:

     

           CST = [ m solução . C água + m béquer . C pyrex]

Segundo tais equações pode-se identificar a capacidade isolante do calorímetro utilizado, pois sabe-se que em um sistema isolado a capacidade total de energia é constante.

3 Materiais e Reagentes

3.1 Materiais Utilizados:

1 Balança Analítica GEHAKA;

1 Béquer de 1000 mL;

5 Béqueres de 250 mL ;

1 Béquer de 50 mL ;

1 Tampa de isopor;

1 Termômetro 0-100°C(± 0,02°C);

1 Proveta de 50 mL;

1 Vidro de relógio;

1 Cronômetro;

1 Pisseta com água destilada;

3 Balões volumétricos;

3.2 Reagentes Utilizados:

Água destilada

Solução de NaOH 2,0 M

Solução de NH4OH 3,0 M

Solução de CH3COOH 2,0 M

8,5 g de NH4Cl à 99%.

4 Procedimento

Inicialmente, construiu-se um calorímetro, para isso pesou-se em uma balança analítica um béquer de 250 mL seco e limpo, após tal procedimento envolveu-se o mesmo em folhas de papel toalha e o inseriu em um outro béquer de 1000 mL e alguns espaços vazios entre os dois béqueres foi preenchido com mais papéis toalha, deixando apenas alguns bolsões de ar como isolante térmico.

Feito isto, determinou-se o calor de reação de neutralização entre o NaOH 2M e o CH3COOH 2M da seguinte forma: aferiu-se em um balão volumétrico de 100 mL igual volume de NaOH, depois transferiu-se tal solução para o béquer dentro do calorímetro alternativo e anotou-se sua temperatura com auxílio de um termômetro, feito isto, transferiu-se para outro balão volumétrico de 100 mL  igual volume da solução de CH3COOH e aferiu-se sua temperatura, em seguida adicionou-se cuidadosamente o ácido à base dentro do béquer do calorímetro e o mesmo foi fechado com uma tampa de isopor com um orifício pelo qual inseriu-se o termômetro para observar a temperatura com auxílio de um termômetro durante a reação a cada 15 segundos por 3 minutos e seus valores anotados.

Em seguida, repetiu-se o procedimento descrito acima, com as soluções de NH4OH 3M e CH3COOH 2M.

E enfim, determinou-se o calor de dissolução de NH4Cl da seguinte maneira:  depositou-se sobre a balança analítica um vidro de relógio limpo e seco sendo em seguida tarado e transferido para o mesmo, com auxílio de uma espátula, 8,5003 g do cloreto de amônia. Em outro momento adiciona-se em um béquer 150 mL de água destilada com auxílio de uma proveta e verifica-se a temperatura, feito isto o mesmo é inserido dentro do calorímetro e em seguida a massa pesada é transferida para dentro do béquer, homogeneizada e analisada a temperatura da reação a cada 15 segundos por 3 minutos e seus valores anotados.