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5 3. Introdução Um dos objetivos da ciência é a explicação de fenômenos complexos da natureza e reduzi-los a leis ou explicações mais simples. A termoquímica estuda as variações e trocas de calor entre o sistema e o ambiente, e um dos cientistas percursores da termoquímica foi Germain Henry Hess (1802-1850) que entre seus trabalhos, estava o que hoje conhecemos com a Lei de Hess, que traz a seguinte afirmação: “A variação de entalpia envolvida em uma reação química, sob determinadas condições experimentais depende exclusivamente da entalpia inicial dos reagentes e da entalpia final dos produtos” (REIS, 2003 p. 349-350). Essa foi uma constatação importante, pois nos permite calcular incógnitas em equações químicas bem como faríamos com equações matemáticas. O cálculo da variação de entalpia da reação pode ser feito através da diferença de entalpia dos produtos e dos reagentes. E ainda hoje são utilizados os princípios propostos por Hess em grandes indústrias químicas e em diversas áreas e aplicações tecnológicas e da ciência. Visto isso, é importante que se faça análises experimentais da teoria, para fins didáticos e comprobatórios. 6 4. Parte Experimental 4.1 Materiais • 1 Erlenmeyer de 125ml • Água da torneira • Balança Analítica • 1 Termômetro de Mercúrio • 1 Proveta de 250ml • 1 Béquer de 250ml • 1 Vidro de relógio pequeno • H2SO4 - 0,5 mol/L • NaOH sólido • NaOH - 1,0 mol/L • HNO3 - 1,0 mol/L • Ácido Acético - 1,0 mol/L • HCl - 1,0 mol/L • HCl - 0,25 mol/L 4.2 Métodos Procedimento 1: Determinação do calor de reação (1) Foram transferidos 100 ml de água medida em uma proveta para um erlenmeyer de 125 ml. A temperatura da água foi medida em um termômetro de mercúrio, resultando em 25 Cº. Em uma balança analítica, foram pesados 1,0317 gramas de hidróxido de sódio que foram dissolvidos no erlenmeyer contendo a água. Após total homogeneização, a temperatura foi novamente medida com um termômetro de mercúrio, atingindo 27 Cº Procedimento 2: Determinação do calor de reação (2) Foi medida a quantidade de 100 ml de HCl – ácido clorídrico – a 0,25 molar em uma proveta, (25 Cº) seguida se transferiu a quantia para um erlenmeyer. Pesou-se em uma balança analítica a quantidade de 1,1413 gramas de hidróxido de sódio que também foi transferida para o erlenmeyer. Agitou-se o conteúdo e após a solubilização completa do NaOH aferiu-se a temperatura da solução com um termômetro de mercúrio. A temperatura foi avaliada em 28 Cº. Procedimento 3: Determinação do calor de reação (3) 6 Da mesma maneira, foi feito com o terceiro procedimento, contudo, foi utilizado 50 ml - medidos em uma proveta e transferidos para um erlenmeyer – de HCl na concentração de 1 molar e 50 ml de NaOH também a 1 molar (ambos em uma temperatura de 25 Cº). Misturados em um Becker, (HCl e NaOH) apresentaram uma temperatura de 27 Cº. Procedimento 4: Comparando calores de neutralização O método utilizado foi o mesmo para os três ácidos: HNO3, H2SO4, C2H4O2, utilizando recipientes diferentes para cada um destes. Mediu-se 50 ml de ácido e 50 ml de hidróxido de sódio (em temperatura ambiente, 25 ºC) então misturou-os em um Béquer e aferiu-se a temperatura utilizando um termômetro de mercúrio. Os valores das temperaturas de cada solução de HNO3, H2SO4, C2H4O2 foi respectivamente: 27 ºC, 30 ºC e 28 ºC. 7 5. Resultado 5.1 Discussão Fórmula utilizada: (Q1 = M1 x C1 x ΔT) + (Q2 = M2 x C2 x ΔT) = ΔH Onde: Q = Energia M = Massa da substancia em gramas. C = Calor específico da espécie. ΔT = Variação de temperatura (temperatura final da reação subtraída da temperatura inicial). Nota: Foi calculada a energia dispersa no vidro e na água, representados por Q1 e Q2, respectivamente. Onde a soma desses representa a variação de entalpia. Dados os valores de calor específico da água: 1 calxg/ºC; e do vidro: 0,2 calxg/ºC. Bem como a massa do Erlenmeyer onde foram feitas as análises equivalente a: 67,9791 g; e temperatura ambiente equivalente a 25 ºC. A única variável foi a temperatura final da solução após a reação. 5.2 Resultados Reação I Volume de Água 100 ml Massa de NaOH 1,0317 g Temperatura Inicial 25 Cº Temperatura Final 27 Cº RESULTADO (ΔH) 227,1988 J Reação II Volume de HCl 100 ml 8 Massa de NaOH 1,1413 Temperatura Inicial 25 Cº Temperatura Final 28 Cº RESULTADO (ΔH) 340,78782 Cº Reação III Volume da solução de HCl 50 ml Volume da Solução de NaOH 50 ml Temperatura Inicial 25 Cº Temperatura Final 27 Cº RESULTADO (ΔH) 227,19164 J Reações IV 1 – NaOH + HNO3 Volume de HNO3 50 ml Volume de NaOH 50 ml Temperatura Inicial 25 Cº Temperatura Final 27 Cº RESULTADO (ΔH) 227,19164 J 2 – NaOH + H2SO4 Volume de Água 50 ml Volume de NaOH 50 ml Temperatura Inicial 25 Cº Temperatura Final 30 Cº RESULTADO (ΔH) 567,991 J 3 – NaOH + Ácido acético (C2H4O2) 9 Volume de Água 50 ml Volume de NaOH 50 m Temperatura Inicial 25 Cº Temperatura Final 28 Cº RESULTADO (ΔH) 340,78746 J 10 6. Conclusão Mediante a isso, foi possível analisar os calores de reação de cada uma das reações, tendo como parâmetro para a análise a lei de Hess, que possibilitou que usássemos equações matemáticas para resolver incógnitas químicas e então mediante à isso desvendarmos as variações de entalpia envolvidas nos processos descritos e realizados. De qualquer modo, houveram reações que apresentaram uma variação de entalpia maior que outras. Isso é explicado pelo fato de reações de neutralizações com diferentes reagentes, terem diferentes valores para calores de reações, foi possível verificar e afirmar isso experimentalmente. 11 Referências
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