08 - Calorimetria - 2016

Prévia do material em texto

UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ
PR
 
Ministério da Educação - Universidade Tecnológica Federal do Paraná 
Departamento Acadêmico de Química e Biologia 
PRÁTICA - 08 – Calorimetria 
Assuntos envolvidos: Termodinâmica e Termoquímica 2016 
 
MATERIAIS E REAGENTES 
- 1 calorímetro 
- 1 termômetro 
- 1 béquer 100mL 
- 1 béquer 250mL 
- 1 proveta de 100mL 
- 1 balança 
- 1 tripé de ferro 
- 1 bastão de vidro 
- 1 tela de amianto 
- 1 frasco lavador 
- NaOH sólido (MP) 
- Solução de HCl 
 
INTRODUÇÃO 
 
Calorimetria é a medida do calor liberado ou absorvido numa transformação. O aparelho utilizado nessa 
medida é o calorímetro, sendo o mais simples deles, o calorímetro de água. 
Quando uma transformação ocorre no interior de um calorímetro de água, a água que ele contém sofre 
aquecimento ou resfriamento. Medindo-se a elevação ou abaixamento da temperatura dessa massa de água, é 
possível calcular a quantidade de calor liberada ou absorvida na transformação através da expressão: 
Q = m.c.t 
onde: Q = quantidade de calor liberado ou absorvido (J ou cal), m = massa da substância (g), c = calor específico 
da substância (J/g C ou cal/g
o
C) e t = variação de temperatura (C) 
 
Exp 01 - Capacidade Calorífica ou Equivalente em Água do Calorímetro (K). 
Esta determinação é necessária porque o calorímetro troca calor com o sistema que está sendo 
investigado no seu interior. Este processo é denominado de calibração. A calibração é feita pela mistura, no 
interior do calorímetro, de quantidades conhecidas de água fria e quente. 
 
 a) Colocar no calorímetro, 100g de água fria (temperatura ambiente), anotando sua temperatura (t1). 
 b) Aquecer 100g de água até a temperatura aproximada de 50C (t2). 
 c) Adicionar a água aquecida à água fria, no interior do calorímetro. Tampar o aparelho e anotar a 
temperatura da mistura (t3). 
 
Cálculos: 
Como a quantidade de calor cedido é igual à quantidade de calor recebido pelas espécies presentes no 
sistema, resulta: 
Qcedido + Qrecebido = 0 
Qcedido(água quente) + Qrecebido pelo calorímetro + Qrecebido(água fria) = 0 
mágua q.cágua.(t3-t2) + mcal.ccal.(t3-t1) + mágua f.cágua.(t3-t1) = 0 
para o mesmo calorímetro  mcal.ccal = K 
K.(t3-t1) + [mágua q.cágua.(t3-t2) + mágua f.cágua.(t3-t1)] = 0 
 
 
 
Exp 02 - Entalpia (ou calor) de Dissolução de hidróxido de sódio em água. 
 Ao se dissolver uma substância em água, ou em outro solvente, pode ocorrer liberação ou absorção de 
calor. As bases iônicas são substâncias que em água se dissociam em seus íons correspondentes e esta 
dissociação ocorre com liberação de calor. 
a) Com o auxílio de uma proveta adicionar 100 mL de água no calorímetro. Esperar estabelecer o equilíbrio 
térmico e anotar a temperatura (t1). 
b) Com o auxílio de uma balança e um vidro de relógio “pesar” 4,00 g de hidróxido de sódio. 
c) Em seguida adicionar o hidróxido de sódio no calorímetro com água. Fechar o aparelho e agitar para 
facilitar a dissolução da base. 
d) Observar a variação de temperatura no termômetro e quando atingir o equilíbrio térmico, anotar a 
temperatura (t2). 
e) Com os dados obtidos, calcular o calor de dissolução do hidróxido de sódio na água. 
 
Cálculos: 
Utilizando-se o mesmo raciocínio da determinação da capacidade calorífica do calorímetro, tem-se que: 
Qcedido + Qrecebido = 0 
Qcedido dissolução + Qrecebido pelo calorímetro + Qrecebido pela solução = 0 
Q dissolução + mcal.ccal.(t2-t1) + msol.csol.(t2-t1) = 0 
mcal.ccal = K 
Q dissolução = -(msol.csol + K).(t2-t1) 
 
onde: msol = massa da solução, csol = calor específico da solução  1cal/gC, K = capacidade calorífica do calorímetro 
e 1cal = 4,18J. 
 
Exp 03 - Entalpia (ou calor) de Neutralização de um ácido forte com uma base forte. 
Os ácidos fortes e as bases fortes em solução diluída estão praticamente 100% ionizados e dissociados em 
seus respectivos íons e, na reação de neutralização entre eles, a única reação que ocorre é a equacionada abaixo. 
Como conseqüência, a H de neutralização entre ácidos fortes e bases fortes é constante e seu valor é –57,8 kJ por 
mol de água formada. 
H de neutralização é a variação de entalpia da neutralização de 1mol de íons H+(aq) por 1mol de íons OH
-
(aq). 
H
+
(aq) + OH
-
(aq)  H2O(l) H = -55,9 kJ/mol 
 
a) Retirar a solução da base do calorímetro e colocar em um copo de béquer de 250 mL para esfriar. 
b) Quando a solução estiver fria (próxima da temperatura ambiente) colocar de volta no calorímetro e verificar a 
temperatura (tb). 
c) Com uma proveta, medir 100 mL de solução de HCl 1,0 mol/L , verificar a temperatura (ta). 
d) Adicionar rapidamente a solução de ácido no calorímetro. 
e) Aguardar o equilíbrio térmico e anotar a temperatura. 
 
Cálculos: 
Utilizando-se dos mesmos raciocínios anteriores, tem-se que: 
Qcedido + Qrecebido = 0 
Qcedido reação + Qrecebido pelo calorímetro + Qrecebido pela reação = 0 
Qcedido reação + mcal.ccal.(te-to) + msol.csol.(te-to) = 0 
mcal.ccal = K 
Qcedido reação = -(msol.csol + K).(te-to) 
 
onde: msol = massa da solução, csol = calor específico da solução  1cal/gC, K = capacidade calorífica do calorímetro, 
te = temperatura da mistura no equilíbrio térmico, to = (ta + tb)/2 e 1cal = 4,18J. 
 
 
Questionário 
Apresentar os cálculos para a determinação da: 
 
a) Capacidade Calorífica do calorímetro, em J/°C. 
b) Calor ou ∆H de dissolução do Hidróxido de sódio, em kJ/mol. 
c) Calor ou ∆H de neutralização da reação ácido com a base, em kJ/mol.