Equilibrio quimico

UNIVERSIDADE ESTADUAL DO MARANHÃO

CENTRO DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIAS EXATAS E NATURAIS

CURSO DE QUÍMICA LICENCIATURA

DISCIPLINA: EQUILÍBRIO QUÍMICO E CINÉTICA QUÍMICA

João Gilberto Lima Lopes da Silva

Determinação da constante de equilíbrio e as variações da entalpia na dissolução do naftaleno em difenilamina.

São Luís

2015

Determinação da constante de equilíbrio e as variações da entalpia na dissolução do naftaleno em difenilamina.

Relatório apresentado ao curso de Química Licenciatura da Universidade Estadual do Maranhão, para a obtenção parcial da primeira nota da disciplina “Equilíbrio químico e cinética química”, ministrada pela Profa. Dra. Maria Célia Pires Costa.

                                                         

         

São Luís

2015

1- Introdução

Solubilidade é a medida da capacidade de uma determinada substância dissolver-se num líquido. A solubilidade da substância depende da natureza do soluto e do solvente, assim como da temperatura, da pressão do sistema, entalpia, entropia, pH, etc. O caráter polar ou apolar da substância também influi, já que dependendo do grau de polaridade das substâncias, estas serão mais ou menos solúveis. O produto de solubilidade é o produto das concentrações em mol/L dos íons existentes equação de dissociação iônica.

Em uma reação do tipo na naA+ nbB + ... ⇔ nlL + nmM + ... temos como constante de equilíbrio:

[pic 1]

Por exemplo, no equilíbrio de solubilidade do naftaleno em difenilamina, dado esquematicamente por: naftaleno (sólido) ↔ naftaleno (dissolvido) a constante de equilíbrio é dada por:[pic 2]

[pic 3]

Como a concentração do sólido é constante e não participa do equilíbrio, logo:

                                K= [pic 4]

A temperatura de estado padrão e as propriedades padrões da reação, como ΔG e ΔH, variam com a mudança de temperatura de equilíbrio. A constante de equilíbrio é dada em função da energia livre de Gibbs, ΔG°, tal que:

                                 ∆G˚ = - R.T. ln K = ∆H˚- T . ∆S˚.

Substituindo na equação, teremos: ∆H˚ correspondente à variação da entropia padrão da reação; ∆S˚ é a variação de entropia padrão da reação; T é a temperatura absoluta em que a reação ocorre e, R é a constante dos gases.

Aplicando-se esta equação a duas temperaturas, T1 e T2, têm-se:

Log =  = log [pic 5][pic 6][pic 7]

[pic 8]

 Onde X2 e X1 são as frações molares do naftaleno nas soluções saturadas, às temperaturas T2 e T1 respectivamente. Deste modo, determinações de fração molar do naftaleno dissolvido, a duas temperaturas permite determinar a entalpia padrão.

Esta equação do efeito da temperatura sobre a constante de equilíbrio K é, a partir de agora, a equação sobre a conversão de equilíbrio. Se ΔH° for negativo isto implica que a reação é exotérmica, e a constante de equilíbrio decrescerá com o aumento da temperatura. Se ΔH° for positivo a reação será endotérmica e haverá um crescimento no valor da constante de equilíbrio.

2- Objetivos

2.1- Objetivo Geral

Este experimento o tem como finalidade determinar a influência da temperatura em equilíbrios de solubilidade através da constante de equilíbrio.

2.2- Objetivo Específico

Determinar a constante de equilíbrio do sistema e as variações de entalpia nesta dissolução.

3- Materiais e Método

Termômetros (0-100ºC);

Tubos de ensaio;

Béqueres; Agitador manual (haste de arame confeccionada artesanalmente);

Balança analítica (± 0,01 g);

Espátulas metálicas;

Rolhas (de buriti);

Fita plástica pra isolação (filme);

Naftaleno P.A.;

Difenilamina 99% P.A (marca Isofar; validade: 12/2014);

Bico de Bunsen;

Cronômetro.

3.2- Procedimento Experimental

A primeira etapa foi à montagem do sistema que seria usado para aquecer as amostras no desenvolvimento da pratica, que consistia em dois tubos de ensaio acoplados, sendo que o de menor diâmetro foi acoplado no de maior diâmetro, sendo vedada com filme plástico a junção de ambos, a fim de provocar-se um vácuo. Logo em seguida, adicionou-se a primeira amostra e tampou-se o tubo de ensaio com uma rolha preparada com a haste da folha da arvore Buriti. Rolha essa que foi preparada de modo que tivesse espaço para inserir o agitador e o termômetro. Em seguida, montou-se o sistema que aqueceria a amostra: um bico de Bunsen sob um tripé com tela de amianto que continha um béquer de 500 ml em sua parte superior, e que continha agua comum. Depois de montado o sistema de aquecimento, com a ajuda de um suporte universal e de garras de condensador, fixou os tubos de ensaio acoplados e inseriu-se ele no bequer contendo agua que seria aquecida posteriormente.

Com o auxilio da balança analítica, pesou-se as requeridas quantidades de cada uma das substancias e montaram-se os sistemas com as composições requeridas, indicadas na tabela a seguir (Tabela 1) onde constam a fração molar do naftaleno e as quantidades de naftaleno e difenilamina. Logo após o termino da montagem de cada um dos sistemas, deu-se inicio ao aquecimento.

Com os valores de reagentes adicionados inicialmente calculou-se a relação entre frações molares de naftaleno e difenilamina obtidas para cada ponto de teste experimental. Tomou-se como base para os cálculos os valores das massas molares do naftaleno (128,17g/mol) e da difenilamina (169,23 g/mol).