FISICO QUIMICA CALOR DE DISSOLUÇÃO DO ÁCIDO BENZOICO

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO MARANHÃO
CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÓGICAS
CURSO DE ENGENHARIA QUÍMICA
RELATÓRIO DE FISICO QUÍMICA I
PROFESSOR: ROBERTO BATISTA
CALOR DE DISSOLUÇÃO DO ÁCIDO BENZOICO
Adones Almeida Rocha
Alana Franca dos Santos
Maria Catarina Oliveira Marques
Cláudio José Martins Bittencourt Filho
Rute Sayuri Kano
São Luís – MA
2016
INTRODUÇÃO
O calor de dissolução representa a variação de entalpia que resulta da formação de uma solução de concentração especificada, a partir de 1 g/mole do composto, e o número de g/mol de água líquida. Com estes dados pode calcular-se o calor total de formação de uma substância dissolvida. (HIMMELBLAU; DAVID, 1984)
O estudo da medição do calor de dissolução indica que há dois calores de dissolução, sendo o calor integral de dissolução e o calor diferencial de dissolução. O calor integral de dissolução define-se como o valor absorvido ou libertado quando um mol de soluto se dissolve numa quantidade adequada de solvente para obter uma dissolução de determinada concentração. O calor diferencial de dissolução pode-se
representado matematicamente por 𝛿(∆𝐻), e define-se como calor absorvido quando uma
𝛿𝑛
Mol de soluto se dissolve numa quantidade de dissolução tal que não produza modificação apreciável da concentração. (HOUGHEN, WATSON, RAGATZ; 1984)
Desta forma, o calor total de uma determinada mistura é possível ser verificado experimentalmente. Denomina-se calor de solução a variação de energia, quando uma substância dissolve outra, sendo assim o próprio calor de dissolução. A variação de entalpia no processo de dissolução de um soluto para compor uma solução saturada é:
 (1)
 Uma solução saturada é aquela em equilíbrio com excesso de soluto, ou seria se estivesse presente excesso de soluto. O termo saturado denota a maior concentração de soluto que uma solução pode conter e estar em equilíbrio com alguma porção de soluto não-dissolvido com o qual está em contato. (ATKINS; JONES, 2006)
Na condição de saturação entre solução e soluto, a condição de equilíbrio com- porta-se da seguinte maneira:
(2)
 A titulação é um processo empregado em Química para se determinar a quantidade de substância de uma solução pelo confronto com uma outra espécie química, de concentração e natureza conhecidas. A substância de interesse em qualquer de- terminação recebe o nome de analíto. A espécie química com concentração definida recebe o nome de titulante, que é, em geral, uma solução obtida a partir de um padrão primário. A solução a ter sua concentração determinada recebe o nome de titulado. Neste processo faz-se reagir um ácido com uma base para que se atinja o ponto de equivalência. SKOOG; HOLLER; NIEMAN, 2002)
FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
Nesta prática será estudado o equilíbrio entre o soluto na solução e o soluto 
sólido puro: Soluto (sólido puro) 	Soluto (solução)
Nesta condição a solução encontra−se saturada, com respeito ao soluto. A condição de equilíbrio requer que o potencial químico do soluto (µ2)s seja o mesmo em ambas as fases, isto é:
µ2 (sólido,T,p) = µ2 (X2,T,p)
Onde X2 é a fração molar do soluto na solução saturada e, portanto, a solubilidade do soluto (S) expressa em termos de fração molar. Se a solução for ideal, pode− se utilizar a seguinte relação:
µ2 (X2,T,p) = µ2(S,T,p) = µ2º (T,P) +RT ln S
Onde µ2ºé o potencial químico do soluto liquido puro.
Rearranjando a Eq. (4.2), a seguinte expressão para a solubilidade é obtida:
Onde 6H dissol. É a variação de entalpia envolvida na dissolução de um soluto formar uma solução saturada, ou:
d 
lnS
 =
6H
˚ 
dT
R
.
T
2	(7)
Supondo que 6Hdissol.é constante as temperaturas T1 e T2, a equação pode ser facilmente integrada entre estes limites,ou seja:
 (8)
 Onde S1 é a solubilidade do soluto na temperatura absoluta T1 e S2 é a solubilidade do soluto em T 2.
Se a solubilidade de uma substância é determinada em duas temperaturas diferentes o seu, o seu calor de dissolução (6H dissol.) pode ser calculado pela aplicação da eq. Um resultado mais preciso pode ser obtido se a solubilidade for determinada em várias temperaturas diferentes. Assim 6Hdissol. Pode ser obtido na inclinação de um gráfico de log Svs. 1ƒT, conforme a Eq.
OBJETIVOS 
Determinar o calor de dissolução do ácido benzóico a partir das medidas de sua solubilidade em solução aquosa a diferentes temperaturas.
MATERIAIS E REAGENTES
Erlenmeyers;
Termômetro; 
Pipetas volumétricas;
Buretas;
Provetas;
Pissetas
Béquer;
Balões volumétricos;
Hidróxido de Sódio
Ácido benzoico;
Fenolftaleina;
Termostato.
PARTE EXPERIMENTAL
Adicionou-se 2 g de ácido benzoico em 100 ml de água destilada num erlenmeyer. Foi deixado num termostato e supervisionado a temperatura. No total, quatro termostatos foram usados, mas com diferentes temperaturas afim de se obter o objetivo da aula experimental. De cada erlenmeyer foi tirado 10 ml da solução e rapidamente feito titulação com hidróxido de sódio. Foi feito uma tabela com a temperatura de cada ácido e o respectivo volume da base usado. 
RESULTADOS E DISCUSSÕES 
Os valores obtidos para os volumes usados de base para as temperaturas dos termostatos estão listados na tabela abaixo:
	FRASCO
	TEMPERATURA
	VOLUME DA BASE
	1
	27,1°C – 300,25 k
	2,4 ml
	2
	36,7°C – 309,85 k
	3,1 ml
	3
	46,6°C – 319,15 k
	3,5 ml
	4
	63,5°C – 336,65 k
	11,8 ml
	As concentrações obtidas para o ácido benzoico obtidas estão abaixo:
Ca x Va = Cb x Vb
Volume da base = 2,4 ml
Ca x 10 = 0,1 x 2,4
Ca = 0,024 mol/ L
 Volume da base = 3,1 ml 
Ca x 10 = 0,1 x 3,1
Ca = 0,031 mol/L
Volume da base = 3,5 ml
Ca x 10 = 0,1 x 3,5
Ca = 0,035 mol/L
Volume da base = 11,8 ml
Ca x 10 = 0,1 x 11,8
Ca = 0,118 mol/L
	Volume da base
	Concentração do ácido
	2,4 ml
	0,024 mol/L
	3,1 ml
	0,031 mol/L
	3,5 ml
	0,035 mol/L
	11,8 ml
	0,118 mol/L
Com estes resultados para as concentrações, procede-se para obter o valor de solubilidade para cada temperatura (assumindo as densidades unitárias e a massa molar do ácido benzoico como 112,12 g/mol):
	Temperatura
	Solubilidade (g/100g)
	27,1°C – 300,25 K
	0,269
	36,7°C – 309,85 k
	0,347
	46,6°C – 319,15 k
	0,392
	63,5°C – 336,65 k
	1,323
	Plotando o gráfico lnSx1/T:
	Fazendo o cálculo pela equação, pode-se ser obtido:
(lnS1 – lnS2).R = Hdis.(1/T1 – 1/T2)
(-1,31-0,27).8,13 = Hdis.(0,0029-0,0033)
Hdis = 3211,35 J/mol
	Que equivale, aproximadamente, ao valor da literatura convertendo para kJ.
CONCLUSÕES
Após determinar alguns parâmetros experimentais foi possível realizar o cálculo da fração molar do ácido benzóico na alíquota para posterior cálculo do coeficiente angular da reta através da equação de Van’t Hoff.
Dessa forma, o objetivo da aula foi atingido e os erros obtidos podem ser provenientes de eventuais erros na leitura do ponto de viragem durante a titulação, entre outros.
REFERÊNCIAS 
HALLIDAY, D. & RESNICK, R. Fundamentos da Física 2. 8ª edição
Atkins, P. W. - Físico-Química – 6ª edição, vol. 1. Editora LTC. Rio de Janeiro, 2001.
Atkins, P. W.; JONES, L. – Princípios de Química – 3ª edição. Editora Bookman. São Paulo, 2006.