Relatório (Final)

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PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE MINAS GERAIS
Graduação em Engenharia Química
Arthur Augusto Rocha Oliveira
Bruna de Castro Del Rio Santos
Sara Jenifer Freire
RELATÓRIO REFERENTE À AULA PRÁTICA EXPERIMENTAL
Calores de Solução e Neutralização
Belo Horizonte
2016
LISTA DE TABELAS
TABELA 01 – Calor de Solução do Hidróxido de Sódio Sólido em Água................................ 3 
TABELA 02 – Calor de Neutralização da Reação Química Entre a Solução de Ácido Clorídrico com Hidróxido de Sódio........................................................................................... 4
TABELA 03 – Calor de Neutralização da Reação Química Entre as Soluções de Ácido Clorídrico com Hidróxido de Sódio............................................................................................ 4
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO ............................................................................................... 1
Objetivos ............................................................................................................................. 1
PARTE EXPERIMENTAL ......................................................................... 2
 Materiais e Reagentes ....................................................................................................... 2
Procedimento Experimental ............................................................................................. 2
Experimento 01 - Determinação do calor de solução do hidróxido de sódio sólido em água......................................................................................................................... 2
Experimento 02 - Determinação do calor de neutralização da reação química entre a solução de HCl(aq) com NaOH(s) ..................................................................... 2
Experimento 03 - Determinação do calor de neutralização da reação química entre as soluções de HCl(aq) com NaOH(aq) ........................................................................................................................................ 3
RESULTADOS E DISCUSSÃO .................................................................. 3
Apresentação de Dados Experimentais ............................................................................ 3
Calor de Solução do Hidróxido de Sódio Sólido em Água...........................................3
Calor de Neutralização da Reação Química Entre a Solução de Ácido Clorídrico com Hidróxido de Sódio...............................................................................................4
Calor de Neutralização da Reação Química Entre as Soluções de Ácido Clorídrico com Hidróxido de Sódio................................................................................................4
Análise dos Dados Experimentais......................................................................................4
Determinação do calor de neutralização......................................................................4
Verificação da Lei de Hess............................................................................................4
4 CONCLUSÃO ................................................................................................. 5
REFERÊNCIAS ................................................................................................. 6
ANEXO ................................................................................................................7
1 INTRODUÇÃO
	As reações químicas, quando submetidas a uma pressão constante, podem ser classificadas como endotérmicas ou exotérmicas dependendo da variação de entalpia ou o calor envolvido no processo. A determinação deste calor é feita através da Lei de Hess ou de medidas calorimétricas. Deve ser sempre lembrado que nesta determinação experimental, o estado físico de cada participante e o efeito que eles exercem sobre os resultados é de suma importância. O calor de solução é determinado como o calor que é utilizado na dissolução de um mol de soluto em quantidade suficiente de solvente para constituir uma solução diluída:
	O calor de neutralização é o calor envolvido na reação de neutralização de um ácido por uma base, tendo como produto um mol de água. Pode ser analisado quando fala-se de soluções diluídas de ácidos fortes com soluções diluídas com bases fortes que o calor liberado, por cada mol de água formado, é quase constante e não depende da natureza dos ácidos ou bases que foram utilizados no processo. Este valor, igual a -13700 cal.mol-1, a 25, é consequência da ionização completa dos eletrólitos fortes.
Ou seja, a reação que ocorre efetivamente é:
1.1 Objetivos
Determinar o calor de solução de um soluto em um solvente;
Determinar o calor de neutralização de um ácido forte por uma base forte;
Verificar a Lei de Hess.
PARTE EXPERIMENTAL
 Materiais e Reagentes
Calorímetro – garrafa térmica de 500 mL ajustada a um termômetro cuja precisão é 0,05°C;
Duas provetas de 100 mL;
Uma proveta de 250 mL;
Balança – precisão de 0,001g;
Hidróxido de sódio em lentilhas ;
Solução 0,5 mol/L de ácido clorídrico; 
Solução 1,0 mol/L de ácido clorídrico;
Solução 1,0 mol/L de hidróxido de sódio.
2.2 Procedimento Experimental
2.2.1 Experimento 01 - Determinação do calor de solução do hidróxido de sódio sólido em água
Com uma proveta graduada, mediu-se 100 mL de água destilada e transferiu-a para o calorímetro. Como o calorímetro tampado, agitou-o de forma circular, mediu-se a temperatura da água no calorímetro e anotou-se a (Ti).
	Pesou-se 2,0g de hidróxido de sódio e transferiu-se para o calorímetro. Tampou-o e agitou-o com cuidado durante 2 – 3 minutos até a completa dissolução do hidróxido. Fez-se a leitura da temperatura final (Tf) e anotou-se.
Posteriormente, descartou-se o conteúdo em recipiente adequado, lavou-o com água e passou-se água destilada.
Experimento 02 - Determinação do calor de neutralização da reação química entre a solução de HCl(aq) com NaOH(s)
	O procedimento realizado para determinação do calor de neutralização foi o mesmo do item 2.2.1, porém, diversamente da água, mediu-se 100 mL de solução de HCl(aq) 0,5 mol/L.
2.2.3 Experimento 03 - Determinação do calor de neutralização da reação química entre as soluções de HCl(aq) com NaOH(aq)
Inicialmente, mediu-se 50 mL de uma solução 1,0 mol/L de HCl(aq). Usou-se o termômetro do calorímetro e mediu-se a temperatura e anotou-a (Ti1). 
Mediu-se 50 mL de uma solução 1,0 mol/L de NaOH(aq) e transferiu-a para o calorímetro. Tampou-se o calorímetro, agitou-o de forma circular e mediu-se a temperatura da solução de NaOH do calorímetro e anotou-se (Ti2).
Transferiu-se a solução de HCl(s) para o calorímetro, fechou-o e agitou–o com cuidado durante 2 minutos. Anotou-se a temperatura final (Tf) no interior do calorímetro.
Descartou-se o conteúdo do calorímetro e lavou–o juntamente com o termômetro.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
3.1 Apresentação de Dados Experimentais
As mensurações provenientes da atividade experimental, conjuntamente aos valores complementares para a realização de cálculos, estão retratadas em formato das respectivas tabelas: 
Calor de Solução do Hidróxido de Sódio Sólido em Água
Tabela 1 – Apresentação geral dos dados experimentais
	Solução Resultante
	Densidade (ρ) (g/mL)
	Calor Específico (c) (cal/°C)
	Volume (V) (mL)
	Variação de Temperatura (ΔT) (°C)
	Capacidade Térmica do Calorímetro (K) (cal/°C)
	Calor de Dissolução do NaOH(s) (ΔH dissociação) (cal/mol)
	NaOH(aq) (0,5 mol/L)
	1,02
	0,98
	100,00
	6,00
	49,81
	-898,62
Calor de Neutralização da Reação Química Entre a Solução de Ácido Clorídrico com Hidróxido de Sódio
Tabela 2 - Apresentação geral dos dados experimentais
	Solução Resultante
	Densidade (ρ) (g/mL)
	Calor Específico (c) (cal/°C)
	
Volume(V) (mL)
	Variação de Temperatura (ΔT) (°C)
	Capacidade Térmica do Calorímetro (K) (cal/°C)
	Calor de Neutralização do HCl(aq) pelo NaOH(s) (ΔH’ neutralização) (cal/mol)
	NaCl(aq) (0,5 mol/L)
	1,02
	0,95
	100,00
	8,00
	49,81
	-1173,68
Calor de Neutralização da Reação Química Entre as Soluções de Ácido Clorídrico com Hidróxido de Sódio
Tabela 3 - Apresentação geral dos dados experimentais
	Solução Resultante
	
Densidade (ρ) (g/mL)
	Calor Específico (c) (cal/°C)
	
Volume (V) (mL)
	Variação de Temperatura (ΔT) (°C)
	Capacidade Térmica do Calorímetro (K) (cal/°C)
	Calor de Neutralização do HCl(aq) pelo NaOH(aq) (ΔH neutralização) (cal/mol)
	NaClaq (0,5 mol/L)
	1,02
	0,95
	100,00
	5,50
	49,81
	-806,91
Análise dos Dados Experimentais
3.2.1 	Determinação do calor de neutralização
A atividade experimental em sua totalidade, contemplou a formação de 0,1 mol de água proveniente de 0,1 mol de ácido clorídrico e 0,1 mol de hidróxido de sódio. Intentando-se a análise comparativa em relação ao valor de referência, o valor obtido experimentalmente para o calor de neutralização fora recalculado para a formação pressuposta de 1,0 mol de água. Por conseguinte:
O valor determinado fora de: -11736,80 cal/mol;
O referencial bibliográfico consta o valor de -13700,00 cal/mol;
O erro percentual resultante é de 14,33%.
Verificação da Lei de Hess
Considerando-se as equações termoquímicas das reações de dissolução do hidróxido de sódio sólido em água e a neutralização entre as soluções de ácido clorídrico e hidróxido de sódio (experimentos 1 e 3 do procedimento experimental, respectivamente) para averiguação da lei de Hess, obteve-se:
O valor resultante para a aplicação da lei de Hess fora de -1705,53 cal/mol;
O valor experimental obtido fora de -1173,68 cal/mol;
O erro percentual resultante fora de 45,32%
Embasando-se nos dados experimentais, é procedente se inferir que a metodologia adotada para a determinação direta do calor de neutralização de um ácido por uma base (experimento 3.1.2) se demonstra menos propício à erros experimentais quando comparado à aplicabilidade prática da lei de Hess. 
Apesar dos desempenhos consideravelmente admissíveis e condizentes aos objetivos metodológicos, ambas metodologias apresentam valores resultantes influenciados por erros, tais como a falta de homogeneidade da temperatura no meio constituído e o mau isolamento e perda de calor da garrafa térmica para o exterior. 
CONCLUSÃO
De acordo com a metodologia proposta, foi possível analisar os calores de soluções em formas diferentes de liberação. A energia liberada na dissociação é inferior que na neutralização uma vez que a segunda envolve a dissociação do NaOH(s) em íons Na+ e OH- (solvatação) e, posteriormente, a neutralização com HCl(aq). Já a neutralização entre a base e ácido fortes quando em estados líquidos, envolve uma liberação de energia inferior em relação à anterior, visto que não há acréscimo de energia de dissociação. 
Ao aplicar a Lei de Hess pode-se obter o valor de da neutralização envolvendo o NaOH(s) e HCl(aq) o qual fora comparado com o valor experimental resultante com a obtenção de erro de 45,32 %. A comparação do valor experimental com o referencial literário resultou em um erro percentual de 14,33%.
Portanto, a partir dos resultados encontrados, pode-se afirmar que a execução da prática experimental fora razoavelmente satisfatória, uma vez que o valor do calor de neutralização obtido pela validação da lei de Hess apresentou um erro percentual superior à discrepância admissível para tal.
REFERÊNCIAS 
Viana, M. M. Apostila de Físico-Química. Belo Horizonte: 2015.
ANEXO
Cálculo da diferença de temperatura 
Solução de NaOH(s) em água:
Neutralização entre HCl(aq) 0,5 mol/L e NaOH(s):
Neutralização entre HCl(aq) 1,0 mol/L e NaOH(s):
Constante do calorímetro K
Cálculo do ∆H:
Calor de dissolução do NaOH:
Calor de neutralização 1:
Calor de neutralização 2:
Aplicação da Lei de Hess:
Cálculo do Erro:
Calor de neutralização
∆H’ de neutralização e Lei de Hess