Lei de Hess

RESUMO

O presente relatório realizou-se através de manuseios de um calorímetro, e a observação das diferentes funções de estados, que através de cáculos constatou-se variações nesses estados. O relatório em questão teve como objetivo a determinação do calor de reação através da Lei de Hess. A mesma foi dividida em três itens, onde no item a) pôs-se no calorímetro 100 mL de água destilada, esperou-se a temperatura ficar constante e colocou-se 2,025 g de hidróxido de sódio, anotou-se assim a temperatura máxima obtida. No item b) foi posto no calorímetro 100 mL de HCl 0,25 M, anotou-se a temperatura constante, pesou-se 2,018 g de NaOH e colocou-se de maneira rápida dentro do calorímetro onde já continha o HCl, anotou-se um pouco depois, a temperatura máxima alcançada. No item c) colocou-se no calorímetro 50 mL de HCl 0,5M anotou-se a temperatura constante, em seguida mediu-se 50 mL de NaOH anotou-se a temperatura e colocou-o no calorímetro junto com o HCl. Na reação de H2O com NaOH, o hidróxido foi dissolvido por completo ao atingir 29,8 ºC e ocorreu um aumento na energia interna do sistema. Na reação do HCl com 2,018 g de NaOH, observou-se liberação de calor e obtivemos como ∆H = - 39,68 KJ/mol. Na reação do HCl com 50 mL de NaOH, nele obtivemos a partir do cálculo, ∆H=6,61 KJ/mol. Conclui-se que existe uma diferença entre os valores de entalpias das reações. Fato constatado experimentalmente.

1. INTRODUÇÃO

A pratica em questão faz uso de alguns termos, que para um melhor entendimento é necessário um conhecimento prévio dos mesmos, um destes termos é o calor que ocorre quando há transferência de energia térmica de um sistema para o outro, a energia térmica consiste na manifestação de energia na forma de calor. A prática trabalha muito também com trocas térmicas que são trocas de calor que envolvem uma variação da temperatura.

A calorimetria se trata de um estudo referente ao calor transferido por meio de um processo químico ou físico, mas para este estudo acontecer, muitas vezes é utilizado um equipamento chamado calorímetro, que se trata de um dispositivo capaz de medir a energia transferida como calor, o mesmo trabalha de forma adiabática. (ATKINS, 2012 p.44)

O calor de reação consiste na variação da entalpia, que corresponde ao calor absorvido observado em uma reação, que tem sua classificação dependendo da reação que está acompanhada, classificação essa que podem ser reação de neutralização (calor de neutralização) e reação de combustão (calor de combustão).

A entalpia estuda os princípios da termodinâmica envolvidas nas trocas de calor que acontece no decorrer de uma derivatização, entre o meio externo e o sistema. A mesma tem a capacidade de medir a energia máxima obtida em forma de calor, contida em um sistema termodinâmico. Uma grande parte das reações químicas acontece um ganho ou liberação de calor. Damos o nome de endotérmica, quando a mesma, para acontecer existe a necessidade de absorver calor, e damos o nome de exotérmica, quando a reação libera calor.

Pode-se medir calorimetricamente a variação de entalpia acompanhando-se a variação de temperatura de uma transformação física ou química que ocorra a pressão constante. O calorímetro usado no estudo de um processo a pressão constante é chamado de calorímetro isobárico. (ATKINS, 2012 p.47)

        O calor expelido dentro deste equipamento citado a cima, é observado através da medição de temperatura, quando ocorre o aumento de temperatura, consequentemente irá aumentar essa grandeza física, chamada de entalpia.

        Quando paramos para estudar variações de energia, a termoquímica em sí, limita bastante a sua zona de estudo, chamando de sistema o local onde acontece as reações, e de vizinhança tudo que está em volta deste sistema, podendo ocorrer assim, uma troca de matéria e energia, ou apenas energia, ou nenhum dos dois, entre ele. Este fato depende bastante, sse o sistema é fechado, aberto ou isolado (BROWN, 2005, p. 141).

        Um médico e químico chamado Germain Henry Hess (1802-1850), possui vários e importantes trabalhos envolvendo a termoquímica. Uma delas é a Lei de Hess, lei essa, bem experimental, que afirma que a variação de entalpia de uma derivatização química depende somente dos estados inicial e final da reação.

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A Lei de Hess é também conhecida como a Lei da Soma dos Calores de Reação. Se trata de uma maneira de calcular a variação de entalpia por meio da soma dos calores intermediários, as mesmas, podem ser infinitas.
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Vamos pegar como base para facilitar a compreensão a reação abaixo, expressa com letras:

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        A lei de Hess é a responsável por definir o valor de 3, que tendo como base reações anteriores, proporcionará que através de um cálculo possamos descobrir a variação de entalpia final. A soma das reações nos permite chegar nesse valor de entalpia 3.[pic 10][pic 11]

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1. PARTE EXPERIMENTAL

1. Materiais

• Espátula
• Calorímetro
• Proveta (100 mL)
• 4g de NaOH
• NaOH 0,5 mol/L
• HCl 0,25 mol/L
• HCl 0,5 mol/L

1. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

1. Constatação da Lei de Hess

1. Mediu-se com uma proveta, 100 mL de água destilada e colocou-se no calorímetro agitando com cuidado até atingir a temperatura constante. Anotou-se esta temperatura.
2. Pesou-se em uma balança analítica, cerca de 2,0g de hidróxido de sódio solido (a pesagem do NaOH deve efetuada o mais rápido possível devido a sua grande higroscopicidade). O NaOH  foi posto no calorimetro e agitado lentamente. Antou-se a máxima temperatura alcançada.

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1. Reação entre Hidróxido de sódio e ácido clorídrico

1. Mediu-se uma solução de HCl 0,25M, em uma proveta de 100mL, colocou a solução no calorímetro e agitou com cuidado até a temperatura constante. Anotou-se esta temperatura.
2. Pesou-se em uma balança analítica, aproximadamente 2,0g de hidróxido de sódio solido.
3. Foi posto o NaOH na solução de HCl no calorímetro e agitou-se. Anotou-se a temperatura máxima alcançada.

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1. Reação entre hidróxido de sódio e ácido clorídrico

1. Mediu-se uma solução de HCl 0,5M, em uma proveta de 50mL, adicionou-se ao calorímetro e agitou-se até atingir a temperatura constante. Anotou-se esta temperatura.
2. Mediu-se uma solução de NaOH 0,5M, anotou-se a temperatura da solução, que devidamente deverá ser aproximado a mesma do HCl.
3. Adicionou-se a solução de NaOH à solução de HCl contida no calorímetro, agitou-se rapidamente e anotou-se a temperatura alcançada.
4. Foram calculados o calor de reação após o termino e também se calculou a variação de entalpia.

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1. RESULTADOS E DISCUSSÃO

A primeira reação ocorrida consiste na dissociação do NaOH em água, representada pela seguinte equação:

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Antes de iniciar este procedimento, verificou-se a temperatura ambiente que estava a 23,6°C, e conforme a mistura ia sendo agitada dentro do calorímetro, a temperatura ia sendo verificada pelo termômetro imerso na mesma, até que ocorresse a dissociação completa do NaOH. Foi necessário aguardar alguns minutos para obter a temperatura final do sistema, pois considerando o princípio zero da termodinâmica, o qual afirma que estando um sistema A em equilíbrio com um sistema B, e este em equilíbrio com um sistema C, conseqüentemente A também estará em equilíbrio com C, é necessário que seja aguardado o equilíbrio térmico entre o termômetro e o sistema no qual ele foi inserido. A temperatura observada para a dissociação completa do NaOH foi de 29,8 °C, e representa uma elevação na energia interna do sistema. Para calcular a variação de entalpia nesta reação utilizou-se a seguinte fórmula: