relatorio 10

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Grupo 01
Jackson Chu			n. º USP: 7155962
Renato Hyun Jin Kim		n. º USP: 7240050
Experimento Nº 10 – Determinação da Energia de Dissolução de Cloretos de Metais Alcalinos
IQ-USP – Instituto de Química da Universidade de São Paulo
QFL2142 – Fundamentos de Química – Transformações
2010
�
Objetivos:
	Preparar uma solução de hidróxido de sódio a partir do sólido e padronizá-la com um ácido fraco (biftalato de potássio);
	Preparar uma solução de ácido clorídrico a partir do ácido concentrado e padronizá-la com a base padronizada;
	Determinar a capacidade calorífica de um calorímetro por uma reação exotérmica conhecida de neutralização ácido-base;
	Determinar a variação de entalpia de dissolução de cloretos de metais alcalinos em água.
Procedimento Experimental:
Preparo da solução de hidróxido de sódio:
	Desejava-se preparar 250,0 mL de uma solução de hidróxido de sódio (NaOH(aq)) 1,0 mol/L a partir de cristais de hidróxido de sódio (NaOH(s)). Calculou-se a massa de hidróxido de sódio a ser utilizada:
M = n NaOH / V água(L)
( M = m NaOH / (M NaOH . V sol.)
( m NaOH = M . M NaOH . V sol.
M = molaridade da solução; n NaOH = nº de mols; m NaOH = massa a ser pesada; M NaOH = massa molar; V água(L) = volume de água em litro.
	Substituindos os valores,
m NaOH = 1,0 mol/L . 39,99 g/mol . 0,250 L = 10 g NaOH(s)
	Assim, pesou-se exatamente cerca de 10 g do sólido em um béquer tarado, e dissolveu-o, transpondo para um balão volumétrico. Depois se encheu o balão com água.
Preparo da solução de ácido clorídrico:
	Preparou-se 250,0 mL de uma solução de ácido clorídrico (HCl(aq)) 1,0 mol/L a partir de uma solução concentrada do ácido. Fez-se os seguintes cálculos, sabendo que a solução concentrada possui 37%, em massa, do ácido; e a densidade da solução é 1,19 g/mL:
M = n HCl / V sol.
( M = m HCl / (M HCl . V sol.)
( m HCl = M . M HCl . V sol.
( m HCl = 1,0 mol/L . 36,46 g/mol . 0,250 L = 9,115 g HCl
P massa = m HCl / m sol.
(P massa = m HCl / d sol.conc. . V sol.conc.
( V sol.conc. = P massa . d sol. / m HCl
	Substituindo os valores,
V sol. = 0,37 . 1,19 g/mL / (9,115) = 0,0483 mL HCl conc.
Padronização da solução de hidróxido de sódio:
	Para padronizar uma solução de hidróxido de sódio, utilizou-se uma solução de biftalato de potássio (KHC8H4O4) de massa conhecida, e com essa solução, realizou-se uma titulação com a solução de hidróxido de sódio (NaOH(aq)). Com o volume de NaOH gasto na titulação, foi possível descobrir a molaridade exata da solução de hidróxido de sódio preparada.
Padronização da solução de ácido clorídrico:
	Para padronizar a solução de ácido clorídrico (HCl(aq)), utilizou-se a solução já padronizada de hidróxido de sódio pelo biftalato de potássio, e titulou-se o ácido com molaridade desconhecida. Com o volume de titulante (NaOH) gasto pela titulação, pôde-se descobrir a molaridade exata da solução de ácido preparada anteriormente.
Determinação da capacidade calorífica do calorímetro:
	Para calcular a capacidade calorífica do calorímetro, fez-se uma reação exotérmica conhecida; no caso, a neutralização do hidróxido de sódio e ácido clorídrico. Utilizou-se as soluções padronizadas do dia anterior, uma de ácido clorídrico aproximadamente 1,0 mol/L, e outra de hidróxido de sódio aproximadamente 1,0 mol/L.
	A reação ocorreu em um calorímetro composto por um béquer contido em isospor, por ser um bom isolante témico; um agitador de arame e um termômetro de precisão (erro de 0,1 °C).
	Para o início da experiência, mediu-se a temperatura das duas soluções, e esperou-se até que entrassem em equilíbrio térmico, com diferença de 0,2 °C, no máximo. Quando se atingiu o equilíbrio, anotou-se a temperatura. Depois, pingou-se três gotas de fenolftaleína e reagiu-se as duas soluções, anotando-se a temperatura final indicada pelo termômetro.
	Com os dados da temperatura inicial e final, foi possível calcular variação de temperatura ((T), necessária para os cálculos da capacidade calorífica do calorímetro.
Determinação do ΔH de dissolução de cloretos de metais alcalinos:
	Tal determinação foi semelhante ao que foi feita na neutralização do experimento anterior, mas nesse caso, foram utilizados diversos cloretos de metais alcalinos. Quando dissolvidos em água, aumentavam ou diminuíam a temperatura do sistema, indicando reações de dissolução exotérmicas ou endotérmicas.
	As soluções finais deveriam ter concentrações de aproximadamente 1 mol/L, e para conseguir essas soluções utilizou-se 0,1 mol de cloreto para cada 100 mL de água destilada. Teve-se o cuidado na pesagem do cloreto de lítio, pois este é muito higroscópico, necessitando de uma pesagem rápida.
	Mediu-se a temperatura da água antes da adição do cloreto, e depois da dissolução. Calculou-se a variação de temperatura ((T), necessária para os cálculos da variação de entalpia de dissolução dos sais utilizados.
 
Resultados e Discussão:
Preparo da solução de hidróxido de sódio:
****	
Preparo da solução de ácido clorídrico:
****
Padronização da solução de hidróxido de Sódio:
Mediram-se as seguintes massas de biftalato (KHC8H4O4(s)) e volumes de titulante (NaOH(aq)):
	
	Massa de KHC8H4O4
	Volume de NaOH(aq)
	1ª titulação
	4,060 ( 0,1 g
	21,6 ( 0,1 mL
	2ª titulação
	4,060 ( 0,1 g
	20,2 ( 0,1 mL
	Média
	4,060 ( 0,2 g
	20,9 ( 0,2 mL
Durante a titulação da solução de biftalato ocorreu a seguinte equação química:
KHC8H4O4(aq) + NaOH(aq) ( KNaC8H4O4(aq) + H2O(l)
Para se calcular a molaridade real da solução básica utiliza-se a Lei de Proust:
n bif / 1 = n NaOH / 1
( m bif / 1.M bif = [NaOH].V tit(L) / 1
( [NaOH] = m bif / M bif.Vtit(L)
Onde:
N = número de mols;
m bif = massa de biftalato;
M bif = massa molar de biftalato;
V tit(L) = volume de titutante (NaOH(aq)) em litros (L).
Dado:
Massa molar do KHC8H4O4 = 204,221 g/mol.
Substituindo os valores na fórmula [NaOH] = m bif / M bif.Vtit(L),
[NaOH] = 4,060 g / 204,221 g/mol . 20,9.10-3 L = 0,951 mol/L
Padronização da solução de ácido clorídrico:
Para a titulação de ácido clorídrico (HCl(aq)), mediram-se 25,0 ( 1,0 mL de ácido e utilizou-se 25,7 ( 0,1 mL de titulante (NaOH(aq)).
Durante a titulação da solução de ácido ocorreu a seguinte reação química de neutralização:
H3O+(aq) + Cl-(aq) + Na+(aq) + OH-(aq) → Na+(aq) + Cl-(aq) + 2 H2O(l)
Para se calcular a molaridade real da solução, utiliza-se a Lei de Proust:
N HCl / 1 = N NaOH / 1
Como N 1.V 1 = N 2.V 2,
[HCl] .V HCl(L) = [NaOH] .V NaOH(L)
( [HCl] = [NaOH] . V NaOH(L) / V HCl(L)
Substituindo os valores anotados, temos:
[HCl] = 0,951 mol/L . 25,7.10-3 L / 25,0.10-3 L = 0,977 mol/L
Determinação da capacidade calorífica do calorímetro:
	A determinação da capacidade calorífica do calorímetro é calculada pelo balanço energético da reação no interior do calorímetro, em Joules.
	A reação ocorrida foi:
NaOH(aq) + HCl(aq) → Na+(aq) + Cl-(aq) + H2O(l)	(Hneutr. = - 57,3.103 J/mol
	O balanço energético é dado pela equação:
	qreação			=	qsolução				+		qcalorimetro
(	nH2O . |(Hneutr.|	=	msol. . csol. . (T			+		C . (T
	O número de mols é determinado pela multiplicação da molaridade pelo volume em litro:
n NaOH = 0,951 mol/L . 0,100 L = 0,0951 mol NaOH
n HCl = 0,977 mol/L . 0,100 L = 0,0977 mol HCl
	Portanto, o reagente limitante é o em menor quantidade, ou seja, o hidróxido de sódio (NaOH(aq)), e foi sintetizado 0,0951 mols de água (H2O(l)).
Dados:
Calor específico de solução de NaCl 1,00 mol/L = 3,89 J/(g. °C);
Densidade de solução de NaCl 1,00 mol/L = 1,04 g/mL
Cálculo da massa de solução:
m sol. = (V sol ác + V sol bás) . d sol NaCl = (100,0 + 100,0)mL . 1,04 g/mL = 208,0 g
Substituindo os valores na expressão:
(	nH2O . |(Hneutr.|	=	msol. . csol. . (T			+		C . (T
(	0,0951 . |- 57,3.103|	=	208,0 . 3,89 . (28,8-22,5)+ 		C . (28,8-22,5)
(	C = 55,837 J/ºC
Determinação do ΔH de dissolução de cloretos de metais alcalinos:
	Quando ocorre a dissolução de cloretos de metais alcalinos, pode ocorrer o aumento da temperatura do sistema, que significa uma reação exotérmica, ou pode ocorrer o inverso, diminuindo a temperatura da solução, fazendo da reação uma reação endotérmica.
	Para isso foi necessária a utilização do calorímetro bomba, e nele adicionamos um béquer com 100mL de água, e adicionamos 0,1mol de cloreto, resultando numa solução de 1M, pois 0,1mol/0,1L= 1 mol/L.
	Para determinar o ΔH, calculou-se o balanço energético no processo de dissolução. Resultando na seguinte equação 
 qdissolucao = qsolucao + qcalorimetro
 	 
qdissolucao= nm+ . |(Hdissolucao|
qsolucao = m . c . (T
qcalorimetro = C . (T
qdissolucao = qsolucao + qcalorimetro 
nm+ . |(Hdissolucao| = m . c . (T + C . (T
 Equação do (H de dissolução 
 |(Hdissolucao| = m . c . (T + C . (T
 nm+
Dissolução do LiCl
|(Hdissolucao| = m . c . (T + C . (T
 nLi+
 |(Hdissolucao| = 100 . 1,03 . 3,97 . (29,6-21,5) + C . (29,6-21,5)
 0,1
 
Dissolução do NaCl
|(Hdissolucao| = m . c . (T + C . (T
 nNa+
 |(Hdissolucao| = 100 * 1,04 * 3,89 * (20,7-21,2) + C * (20,7-21,2)
 0,1
Dissolução do KCl
|(Hdissolucao| = m . c . (T + C . (T
 nK+
 
 |(Hdissolucao| = 100 * 1,05 * 3,80 *( 18,1-21,8)+ C * (18,1-21,8)
 0,1
	 Sal
	 |(Hdissolucao| 
	 LiCl
	
	 NaCl
	
	 KCl