Relatorio 5 verificação da lei de hess FINALIZADO (2)

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Maceió- AL
2022
UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOAS - UFAL
CENTRO DE TECNOLOGIA - CTEC
ENGENHARIA QUÍMICA
Aluno: Gabriel Gomes Barros Souza e Aline Conceição Silva de Oliveira
RELATÓRIO 5: Verificação da Lei de Hess
Maceió – Al
UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOAS - UFAL
CENTRO DE TECNOLOGIA - CTEC
ENGENHARIA QUÍMICA
Gabriel Gomes Barros Souza
RELATÓRIO 5 : Verificação da Lei de Hess
Relatório do experimento de Verificação da Lei de Hess realizado sob orientação da
professora CARMEM LÚCIA DE PAIVA E SILVA ZANTA, como requisito avaliativo
da disciplina de Laboratório De Química 2.
Sumário
Introdução_________________________________________________________4
Objetivo___________________________________________________________ 6
Metodologia e materiais utilizados ______________________________________ 6
Procedimento experimental____________________________________________7
Resultados e discussão_______________________________________________8
Conclusão________________________________________________________ 12
Referências bibliográficas____________________________________________ 12
1 Resumo e Fundamentação teórica:
O sistema, na química, é uma parte do universo que se deseja estudar, e ele pode
ou não interagir com a vizinhança. O sistema pode ser aberto, fechado ou isolado, e seu
estado influencia na interação com o meio ao redor (com a vizinhança).
O calor é uma forma de energia, também chamada de energia em trânsito, A quantidade de
calor chamada de Q é a quantidade de calor absorvida por um sistema. Quando Q é um
número positivo significa que o sistema absorveu tal valor da vizinhança. Quando o valor de
q é negativo, significa que o sistema liberou tal valor para vizinhança, respectivamente ambos
os mecanismos são chamados de energia endotérmica e energia exotérmica, nesse
experimento falaremos mais em uma reação exotérmica (liberação de energia)
A primeira lei da Termodinâmica diz que a energia não pode ser criada nem
destruída, ou seja, a energia é conservada. Portanto, qualquer energia perdida será
absorvida, será aproveitada de alguma forma. Por exemplo: uma determinada energia é
liberada pelo sistema é aproveitada pela vizinhança. A energia do sistema é a soma de
toda energia cinética e potencial de todos os componentes do sistema.
Ou seja, para sucesso e satisfação do experimento, será necessária a observação e catalogação
da lei de hess em ação, para isso, iremos avaliar uma reação de neutralização entre soda
cáustica e ácido clorídrico, com a soda cáustica agindo como base forte, a o ácido clorídrico
agindo como ácido, teoricamente essa reação irá liberar calor, e dessa forma iremos conseguir
verificar a lei de hess a partir do experimento realizado no laboratório.
2 Objetivos:
Na presente experiência, serão medidas e comparadas as quantidades de calor envolvidas em três
procedimentos distintos e com esses dados ilustrar a lei de Hess e a trabalhar as técnicas de medição
calorimétrica.
3 Materiais e reagentes:
Vaso de Dewar ou isopor com 250 mL de capacidade (calorímetro)
béqueres
termômetro digital com resolução de 0,1oC
proveta
NaOH sólido
soluções de NaOH e HCl 1,00 mol.L-1 e solução de HCl 0,50 mol.L-1 e água destilada.
4 Procedimento experimental:
Determinar a capacidade calorífica do calorímetro:
Coloque no calorímetro 40 mL de água destilada na temperatura ambiente. Deixe estabilizar
por 1 minuto e meça a temperatura. Em um Becker, coloque 40 mL de água destilada,
medidos em uma proveta e aqueça até cerca de 60oC (temperatura ainda suportável ao
toque). Meça a temperatura da água aquecida e então verta-a rapidamente no calorímetro.
Agite cuidadosamente a mistura, espere estabilizar por 1 minuto e anote a temperatura da
mistura. Repita o procedimento pelo menos mais duas vezes.
A quantidade de calor total trocada deve ser nula, ou seja, todo o calor excedente da água
aquecida deve ser transferida para a água fria ou para o calorímetro. Para uma mistura
pode-se aplicar a seguinte equação :
dQambiente + dQaquecida + dQcalorímetro = 0
A quantidade de calor cedida pela água originalmente aquecida e a quantidade recebida pela
água originalmente em temperatura ambiente, pode ser obtida pela equação dQ = mct. A
quantidade de calor absorvida pelo calorímetro deve ser Ct (lembrando que a temperatura
inicial do calorímetro é a mesma da água em temperatura ambiente e no final a temperatura é
a mesma da mistura.
Etapa 1:
Dissolução de NaOH sólido em água formando uma solução aquosa de íons Na+ e OH-
segundo a equação:
NaOH(S) + H2O Na+(AQ) + OH-(AQ) + H2O H1 = x1 cal
Pesar exatamente (até décimo de miligrama) cerca de 2,0g de NaOH sólido (cuidado para
pesar rapidamente e manter sempre o frasco fechado, dado que o NaOH é higroscópico)
Colocar 80 mL de água em temperatura ambiente no calorímetro e agitar cuidadosamente até
a temperatura atingir um valor constante. Anotar esta temperatura com a melhor precisão
dada pelo termômetro.
Colocar o NaOH pesado no calorímetro com água e agitar cuidadosamente até dissolução
completa. Anotar a temperatura máxima alcançada.
Lavar o calorímetro com muita água corrente e secar;
Repetir o experimento pelo menos mais 2 vezes.
Etapa 2:
Reação de NaOH sólido com solução aquosa de HCl formando água e uma
solução aquosa de NaCl, segundo a reação:
NaOH(S) + H+(AQ) + Cl-(AQ) H2O + Na+(AQ) + Cl-(AQ) H2 = x2 cal
Repetir as mesmas operações da reação 1, porém substituindo os 80 mL de água por 80 mL
de solução 0,5 mol.L-1 de HCl.
Lavar o calorímetro com muita água corrente e secar;
Repetir o experimento pelo menos mais 2 vezes.
Reação 3:
Reação de neutralização de soluções aquosas de NaOH com HCl, ambas 1,0
mol.L-1, formando água e solução aquosa de NaCl, segundo a equação:
Na+(AQ) + OH-(AQ) + H+(AQ) + Cl-(AQ) H2O + Na+(AQ) + Cl-(AQ)
H3 = x3 cal
Colocar 40 mL de solução de HCl 1,0 mol.L-1 no calorímetro e deixar a temperatura
estabilizar por 1 minuto, anotando-a.
Colocar 40 mL de solução de NaOH 1,0 mol.L-1 em uma proveta, anotando a temperatura
imediatamente antes de verter a solução para o calorímetro.
Agitar rapidamente e anotar a temperatura máxima alcançada.
Lavar o calorímetro com muita água corrente e secar;
Repetir o experimento pelo menos mais 2 vezes.
Para que os três valores de H sejam comparáveis, é importante que as
concentrações finais dos produtos das reações sejam iguais. Assim, a concentração da solução
de NaOH obtida após a primeira reação e as concentrações das soluções de NaCl obtidas após
as reações dois e três devem ser iguais.
- Depois de todas essas etapas, cálculos e observações serão necessárias para conclusão
do relatório, sendo essas:
1) Determine H1, H2 e H3 em cal.mol-1
2) Usando os dados obtidos experimentalmente, verificar a lei de Hess
5 Resultados e discussões:
- Durante o experimento, dados e tabelas foram formuladas com esses dados, a
fim de auxílio e melhor entendimento da verificação da lei de hess. cálculos
serão apresentados posteriormente:
- Abaixo, está a representação da massa de cada erlenmeyer utilizado no
experimento:
Vidros Massa(g)
Vidro 1 214g
Vidro 2 190,2g
Vidro 3 211,3g
- Após a medição dos vidros, utilizei o calorímetro com o auxílio do termômetro
para fazer a verificação de temperatura das soluções utilizadas no experimento:
- Obs: TODOS OS VALORES ESTÃO EM GRAUS CELSIUS
- Determinação da capacidade calorífica do calorímetro:
Experimento Temperatura
da água no
calorímetro
Temperatura da
água aquecida
Temperatura
da Mistura
1 28,3 48,2 38,3
2 27,2 47,5 37,9
3 26,9 47,2 37,4
5.1 Outras partes do experimento:
- Em seguida, a dissolução do hidróxido de sódio em água (temperatura
ambiente) foi feito, para melhor observação da aplicação da lei de hess,
os dados do processo estão abaixo:
Experimento Temperatura da
água
no calorímetro
Massa de
NaOH
Temperatura
da água
aquecida pela
dissolução de
NaOH
1 28,3 2,0g 37,5
2 27,2 2,0g36,8
3 26,9 2,0g 36,2
- Com os dados da tabela, é necessária a determinação do delta H e da
liberação de energia da reação:
- Calor específico da água = 1cal.g
- Calor específico do vidro = 0,2 cal.g
- 1 mol de NaOH tem 40g
- dessa forma, 2g utilizados no experimento equivalem = 0,48 mol
sendo assim: qvidro = m.c. deltaT = 214 . 0,2 . 7 = 300cal, que equivale a 1,254
kj
Delta h1 =q1 + q vidro = - 1,7927kj
sendo assim delta h1= -1,7927 dividido por 0,48 = -37347.9166667 J.mol
- Com os cálculos apresentados, foi possível definir o Delta H da reação,
provando assim a verificação da lei de hess.
6 CONCLUSÃO:
- A partir da realização do experimento, tanto a tabela de medição das
temperaturas obtidas na determinação da capacidade calorífica do
calorímetro quanto a medição de calor e da verificação da lei de hess na
dissolução de NAOH em água tiveram o objetivo de facilitar e
demonstrar a utilização dessa reação com a finalidade de determinar o
delta H da reação , sendo ela de de extrema importância para
experimentos
- Com os resultados obtidos a partir dos fatos já citados, foi possível
determinar que a produção de calor através das reações, isso é, a
verificação da lei de hess se comportou como o esperado, com os valores
da reação subindo de forma gradativa durante o tempo da reação,
liberando calor até o momento da estabilização da temperatura em graus
celsius
- Dessa forma, considero o objetivo do trabalho alcançado, sendo ele de
usar a verificação da lei de hess (conservação da energia através da 1 lei
da termodinâmica) e o calorímetro para as medições, além de explicar sua
finalidade a partir do experimento, com também o auxílio da tabela e dos
cálculos apresentados.
7 Referências bibliográficas:
1-P.W.Atkins, Físico-Química, Vol 1 e 3; 2-W.J. Moore, Físico-Química, Vol 1 e 2
3- Pignatello, J. J.; Oliveros, E.; Mackay, A. Critical Reviews in Environmental Science
and Technology, v. 36, p.1–84, 2006.
4- Aguiar, A. et al. Química Nova, v. 30, p.623-628, 2007.