P7 - Calor de Neutralização Júlia_SS

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Calor de Neutralização
	Experimento 7
	Júlia Silvestre de Sena
	
	Departamento de Engenharia Química, Curso de Química Industrial, Universidade Federal de Pernambuco, Recife, Brasil
	
	Professor: Luciano Costa Almeida
	
	Data da prática: 05/11/2020; Data de entrega do relatório: 19/11/2020
	
Resumo
Calor é definido como energia em transferência devido a uma diferença de temperatura entre eles. Esta variação de energia pode ser calculada em um sistema isolado termicamente com calorímetro, que é observada a partir da variação de temperatura. Então o presente trabalho tem como objetivo determinar a capacidade calorífica de um calorímetro e ainda determinar o calor de neutralização do ácido sulfúrico, ácido clorídrico, ácido acético e ácido fosfórico com auxílio de um calorímetro. Tal trabalho obteve que a capacidade calorífica do calorímetro de 93,56 J/K e que o calor de neutralização do ácido clorídrico foi o maior, seguido do ácido fosfórico e dos ácidos acético e sulfúrico. 
Laboratório de Físico-Química 1, Júlia Silvestre de Sena, Calor de Neutralização.
Palavras chaves: Calor de neutralização; Calorímetro; Ácidos. 
1
Sumário
Introdução	1
Metodologia	2
Resultados e Discussão	2
Conclusão	4
Referências	4
Apêndice	4
Introdução
Calor é definido como energia em transferência devido a uma diferença de temperatura entre eles. Esta variação de energia pode ser calculada em um sistema isolado termicamente com calorímetro, que é observada a partir da variação de temperatura. 
Para determinar o calor liberado ou absorvido é necessário saber previamente a capacidade calorífica do calorímetro. Sendo a capacidade calorífica definida como a quantidade de energia necessária para elevar um grau de temperatura, que pode ser calculada pela Equação 1. 
 (1)
Onde Q é o calor de dissociação e ∆T é a variação de temperatura. 
A entalpia de neutralização é o calor produzido quando um ácido e uma base reagem, em solução aquosa, para produzir uma mole de água. Tal calor pode ser medido com auxílio de um calorímetro, onde o aumento da temperatura é verificado, à medida que se adiciona a base ao ácido atinge o valor máximo quando ácido e base estão nas mesmas proporções estequiométricas o que permite observar o ponto de equivalência.
Então a partir deste experimento pretende-se calcular a capacidade calorífica do calorímetro e ainda determinar o calor de neutralização de reações utilizando hidróxido de sódio, ácido clorídrico, ácido sulfúrico, ácido fosfórico e ácido acético, utilizando as Equações 2 e 3. 
 (2)
Onde C é a capacidade calorífica do calorímetro, m é a massa, c é a capacidade calorífica da substância utilizada, T1 é a temperatura da substância quente no início, T2 é a temperatura da substância no equilíbrio à temperatura ambiente e Tf é a temperatura da substância ao final do experimento. 
 (3)
Onde C é a capacidade calorífica do calorímetro, ∆T é a diferença de temperatura da substância ao final e início do experimento e n é o número de mols neutralizados do reagente limite. 
Metodologia
a) Determinação da capacidade calorífica do calorímetro 
Coloca-se no calorímetro exatamente 7,5 mL de água destilada à temperatura ambiente e agita moderadamente.
Lê-se e anota a temperatura a cada 20 segundos, até que ela se mantenha constante.
Toma uma pipeta de 10mL, na mesma temperatura da água, e toma 7,5 mL de água aquecida (ou gelada), de temperatura rigorosamente conhecida, e anotada, e as coloca rapidamente no calorímetro. Agita a mistura e anota a temperatura a cada 5 segundos até atingir o equilíbrio térmico.
Esvazia o calorímetro e repete-se o processo duas vezes.
b) Determinação do calor de neutralização
	Primeiramente, transfere ao calorímetro 12 mL de hidróxido de sódio, 0,2M e agita-se moderadamente.
	Lê-se e anota a temperatura a cada 10 segundos até que ela se mantenha constante.
	Toma-se 4 mL de ácido clorídrico 0,8M, à temperatura conhecida e igual à temperatura do interior do calorímetro, e injeta-se rapidamente com auxílio da seringa sobre os 12 mL de hidróxido de sódio. 
	Agita e inicia-se a leitura da temperatura rapidamente, anotando a temperatura a cada 10 segundos, até que ela atinja um máximo e depois se mantenha constante ou diminua levemente. Esvazie o calorímetro e repita o processo.
	Depois, lavar o calorímetro e repetir todo o processo utilizando o ácido sulfúrico, depois o ácido fosfórico e a seguir o ácido acético.
Resultados e Discussão
a) Determinação da capacidade calorífica do calorímetro
A partir dos dados obtidos no experimento foi possível criar a Tabela 1, com a média das temperaturas da água à temperatura ambiente em relação do tempo. 
	Tabela 1. Temperatura da água, em graus célsius, em relação ao tempo. 
	Tempo (s)
	Média das temperaturas (℃)
	0
	24,17
	20
	24,10
	40
	24,07
	60
	24,07
	80
	24,07
E ainda com os dados obtidos utilizando água destilada à 75°C, obteve-se a Tabela 2. 
	Tabela 2. Temperatura da água quente, em graus célsius, em relação ao tempo. 
	Tempo (s)
	Média das temperaturas (℃)
	0
	39,47
	5
	40,30
	10
	40,57
	15
	40,77
	20
	40,87
	25
	40,97
	30
	41,03
	35
	41,07
	40
	41,10
	45
	41,10
	50
	41,10
A partir dos dados da Tabela 2, obteve-se o gráfico da Figura 1, que se encontra no apêndice. 
Então, a partir dos dados das Tabelas 1 e 2 e da Equação 3, pode-se calcular a capacidade calorífica do calorímetro. Obtendo o valor de 93,56 J/K.
Tal valor pequeno, significa que utilizando este calorímetro é necessário menos energia absorvida para aumentar um grau da temperatura da substância. 
b) Determinação do calor de neutralização
O experimento forneceu os dados da estabilização da temperatura do hidróxido de sódio em relação ao tempo, e a partir desses dados fez-se uma média simples, o que pode ser visto na Tabela 3. 
	Tabela 3. Temperatura do hidróxido de sódio, em graus célsius, em relação ao tempo. 
	Tempo (s)
	Média das temperaturas (℃)
	0
	23,075
	10
	24,50
	20
	24,50
	30
	24,50
E ainda se obteve a estabilização do ácido clorídrico (HCl), ácido acético (HAc), ácido fosfórico (HP) e ácido sulfúrico (HS), em relação ao tempo, que pode ser vista na Tabela 4. 
	Tabela 4. Temperatura da água quente, em graus célsius, em relação ao tempo. 
	Tempo
	 T HCl 
	 T HAc
	 T HP
	 T HS
	0
	24,3
	24,8
	25
	25,2
	10
	24,6
	24,8
	25,2
	25,3
	20
	24,6
	24,9
	25,3
	25,3
	30
	24,6
	24,9
	25,2
	25,3
	40
	24,6
	24,9
	25,2
	25,3
	50
	24,6
	24,9
	25,2
	25,3
Com base dos dados da Tabela 4, pode-se elaborar o gráfico da Figura 2, que encontra-se no apêndice. 
Em posse dos dados da Tabela 4, pode-se calcular o calor de neutralização de todos os ácidos com a Equação 4. Obtendo-se os valores da Tabela 5. 
	Tabela 4. Calor de neutralização dos ácidos
	∆H (J/mol)
	HCl
	HAc
	HP
	HS
	
	467,82
	155,94
	311,88
	155,94
 
Assim, pode-se observar que o ácido clorídrico e ácido fosfórico apresentaram maior entalpia de neutralização. O que não era o esperado, visto que ácidos fortes apresentam valores altos de entalpia de neutralização. 
Sendo assim, os ácidos que deveriam apresentar a maior entalpia de neutralização seriam o ácido clorídrico e ácido sulfúrico, já o ácido acético deveriam apresentar o menor resultado para entalpia de neutralização. 
Conclusão
Sendo assim, pode-se observar que a capacidade calorífica do calorímetro quando utilizado água à temperatura ambiente e 75°C no experimento foi 93,56 J/K.
E ainda que o experimento gerou dados inesperados de entalpia de neutralização dos ácidos. Sendo que o esperado era entalpia de neutralização do ácido clorídrico e ácido sulfúrico as maiores e do ácido acético a menor. No entanto, o experimento obteve o calor de neutralização na ordem decrescente ácido clorídrico, ácido fosfórico, ácido acético e sulfúrico as menores. 
Referências
[1] Atkins P., de Paula J. Físico-Química. 8ª ed., vol. 1, Editora LTC.
[2] Castellan G. Fundamentos de Físico-Química.Editora LTC, 1986.
[3] Roteiros de práticas de Laboratório de Físico-Química, Curso de Química Industrial, DEQ-UFPE, 2018.1
Apêndice
Figura 1. Média da temperatura da água à 75°C, em relação ao tempo. 
Figura 2. Temperatura do ácido clorídrico, ácido acético, ácido fosfórico e ácido sulfúrico em relação ao tempo decorrido.