ENTALPIA DE NEUTRALIZAÇÃO

Introdução

Entalpia é a quantidade de energia envolvida em uma determinada reação, esta responde pelo fluxo de calor nas mudanças químicas que ocorrem à pressão constante quando nenhuma forma de trabalho é realizada a não ser trabalho PV. A entalpia, que representamos pelo símbolo H, é igual á energia interna mais o produto da pressão pelo volume do sistema1:

H = E + PV

A entalpia de neutralização é o calor liberado na formação de um mol de água, a partir da reação entre um mol de cátions hidrogênio com um mol de ânions hidroxila. O ácido fornece os íons H+ e a base fornece os íons OH-, ocorrendo assim uma reação de neutralização formando como produto água é sal1, conforme a reação a seguir:

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

A variação de entalpia que acompanha uma reação é chamada de entalpia de reação ou simplesmente calor de reação esta é designado pelo símbolo ΔH. esta variação é dada pela entalpia dos produtos menos a entalpia dos reagentes1. As reações de neutralização apresentam valores de ΔH negativos, pois são reações exotérmicas que liberam calor.

A lei de Hess estabelece que se uma reação for executada em uma série de etapas, o ΔH para a reação será igual à soma das variações de entalpia para as etapas individuais. A variação de entalpia total para o processo é independente do numero de etapas ou da natureza particular da maneira pela qual a reação é executada. Podemos, então, calcular o ΔH para qualquer processo, desde que encontremos uma rota por que ΔH seja conhecido para cada etapa1, conforme o esquema a seguir:

CH4(g) + 2O2(g)  CO2(g) + 2H2O(g) ΔH = -802 KJ

2H2O(g)  2H2O(l) ΔH = - 88 KJ

CH4(g) + 2O2(g)  CO2(g) + 2H2O(l) ΔH = - 890 KJ

MATERIAIS E MÉTODOS

Materiais e reagentes

• Béquer de 50 ml;

• Proveta de 25 mL;

• Bastão de vidro;

• Solução de NaOH 0,5M;

• Solução de HCl 0,5M;

• Termômetro;

• Cronômetro;

Procedimento experimental

Parte 1: Dissolução do hidróxido de sódio em água

Em uma balança analítica, pesou-se um béquer de 50mL limpo e seco. Em uma proveta mediu-se 25mL de água destilada, sendo logo em seguida adicionada ao béquer, onde pode ser medida a sua temperatura. Após a temperatura ser verificada foi adicionado 0,5 g de NaOH ao béquer contendo água destilada.

A solução foi agitada até a sua dissolução completa. Durante o processo registrou-se a temperatura a cada 15 segundos até que o equilíbrio térmico fosse atingido.

Parte 2: Reação entre hidróxido de sódio (sólido) e ácido clorídrico

Repetiu-se as mesmas operações do item anterior, utilizando 25 mL de solução de ácido clorídrico 0,5 mol/L em vez de 25 mL de água destilada. Anotou-se a temperatura máxima alcançada.

Parte 3: Reação entre hidróxido de sódio e ácido clorídrico.

Pesou-se um béquer de 50 mL limpo e seco. Mediu-se 25 mL de ácido clorídrico 0,5 mol/L e verificou-se a sua temperatura. Mediu-se 25 mL de hidróxido de sódio 0,5 mol/L e verificou-se a sua temperatura. Após as duas soluções terem suas temperaturas medidas as mesmas foram misturadas em um béquer, agitou-se e registrou-se a temperatura a cada 15 segundos até que atingisse o equilíbrio térmico.

RESULTADOS E DISCUSSÃO

• VALORES DE TEMPERATURA OBTIDOS

Parte 1: Dissolução do hidróxido de sódio em água.

O primeiro passo foi à pesagem de um béquer de 50 mL limpo e seco, onde este pesava 46,611 g. A massa de hidróxido de sódio utilizada foi de 0,5029 g. Foi tirada a temperatura da água destilada, estava a 24°C, após a dissolução do hidróxido de sódio com a água foi observado algumas temperaturas após 15 segundos de intervalo entre as medidas, são elas: T1 = 27°C, T2 = 28°C, T3 = 27°C, T4 = 27°C, T5 = 26,5°C, T6 = 26°C, T7 = 26°C, T8 = 26°C e T9 = 26°C.

Parte 2: Reação entre hidróxido de sódio (sólido) e ácido clorídrico.

Assim como feito na parte 1, foi feita a pesagem de um béquer de 50 mL limpo e seco, medindo 44,721 g. A massa de hidróxido de sódio usada foi de 0,5180 g. Foi tirada a temperatura do ácido clorídrico, estava a 24°C, após a dissolução do hidróxido de sódio com o ácido foi observado algumas temperaturas após 15 segundos de intervalo entre as medidas, são elas: T1 = 32°C, T2 = 32°C, T3 = 31,5°C, T4 = 31°C, T5 = 31°C, T6 = 30,5°C, T7 = 30°C, T8 = 30°C, T9 = 30°C, T10 = 29°C, T11 = 29°C, T12 = 29°C, T13 = 29°C.

Parte 3: Reação entre hidróxido de sódio (NaOH 0,5 mol/L) e ácido clorídrico (HCl 0,5 mol/L)

Nessa terceira parte a massa do béquer foi de 43,500 g. Foi medido a temperatura inicial do NaOH foi de 24°C e do HCl foi de 23°C. A temperatura da solução foi tirada após 15 segundos de intervalo entre as medidas, são elas: T1 = 26°C, T2 = 26°C, T3 = 26°C, T4 = 26°C, T5 = 26°C e T6 = 26°C.

• QUESTÕES

1. A que corresponde à quantidade total de calor liberada na 1ª etapa?

Na 1ª etapa à quantidade total de calor liberada é correspondente a entalpia da dissolução de NaOH em água.

2. A que processos correspondem às quantidades de calor liberadas nas 2ª e 3ª etapas?

Na 2° e 3° etapa as quantidades de calor correspondem a entalpia das soluções de NaOH sólido e aquoso em HCl, onde ocorre a formação de água nos dois processos.

3. Quais as quantidades de matéria, em mol, de NaOH nas três etapas?

4. Como os valores teóricos das variações de entalpia das 1ª, 2ª e 3ª etapas podem ser relacionadas?

O experimento é referente