relatorio termoquímica calorimetria

Prévia do material em texto

�
Termoquímica: calorimetria de neutralização, e velocidade de reação 
Alex Schulz, Felipe Lucas	
Engenharia Química
as002883@fahor.com /fl002921@fahor.com
Resumo: neste relatório de aula pratica apresenta-se dois experimentos realizados em aula, sendo um deles de termoquímica: colorimetria de neutralização, e o outro sobre a velocidade de reação, a termoquímica está presente em nosso dia a dia e consiste basicamente no estudo da troca de calor (energia) em uma reação química e analisa a quantidade de calor absorvida e liderada nessa reação (exemplo queima de um combustível), já a velocidade das reações químicas é uma área estudada pela Cinética Química. Esse estudo é importante porque é possível encontrar meios de controlar o tempo de desenvolvimento das reações.
Palavras chave: 
�
Introdução: 
A calorimetria é a ciência que estuda o calor. Calor é uma forma de energia em trânsito, ou seja, é a energia transferida de um corpo com maior temperatura para um corpo de menor temperatura (SILVA, Domiciano Correa Marques da.)
Em um sistema isolado, o calor é transferido do corpo de maior temperatura para o corpo de menor temperatura até que o equilíbrio térmico seja atingido, colorimetria descreve os ganhos e as perdas de calor envolvidos em processos químicos e físicos. Calor então pode ser definido como a energia térmica que flui de um corpo para outro em virtude da diferença de temperatura entre eles, o aparelho mais simples e mais utilizado para fazer esta medição é o calorímetro de água, um calorímetro consiste basicamente de um recipiente onde ocorrem processos físicos ou químicos, um termômetro, um agitador e um banho de água circundante sendo o conjunto inteiro isolado termicamente da vizinhança. O princípio de um calorímetro é usar o aumento da temperatura para determinar a energia liberada ou absorvida pelo processo que nele ocorre. A variação de temperatura observada enquanto o sistema entra em equilíbrio permite calcular a capacidade calorífica do calorímetro a partir das equações apresentadas (Thamiris Corrêa), a definição de calor é usada apenas para indicar a energia que está sendo transferida, e não a energia que o corpo possui.
A unidade de medida da quantidade de calor Q no Sistema Internacional (SI) é o joule (J). Calor sensível: quando há variação de temperatura sem que haja variação do estado físico da matéria, dizemos que o calor é sensível.
Podemos calcular o calor sensível pela equação:
 Q = m.c. ΔT
Q = quantidade de calor
m = massa do corpo
c = calor específico 
ΔT = variação da temperatura
Uma reação de neutralização ocorre quando um ácido reage com uma base formando água e sal. O ácido fornece os íons H+ e a base fornece os íons OH- para a formação da água (H2O):
1 H+(aq) + 1 OH-(aq) → H2O(ℓ)
Esse tipo de reação é denominada de “neutralização” porque o pH é neutralizado; o pH da água é 7,0. Para que essas reações ocorram é necessário que se libere certa quantidade de calor, pois apenas uma parte da energia dos íons é usada para formar as ligações que resultam nas moléculas de água, enquanto que o restante da energia é liberado para o meio. Essa energia liberada é denominada Entalpia de Neutralização.
A expressão da velocidade de uma reação química, também chamada de lei da ação das massas de Guldberg e Waage, é, simplesmente, uma fórmula criada por dois químicos noruegueses (Cato Maximilian Guldberg e Peter Wasge) para determinar a velocidade de uma reação química por meio das concentrações molares (molaridade) dos reagentes.
Na expressão da velocidade, além das concentrações dos reagentes elevadas aos seus respectivos expoentes (também denominados de ordens), temos a presença de uma constante K que depende da temperatura em que a reação química está sendo processada.
A expressão da velocidade é escrita, de forma geral, da seguinte forma:
v = K. [A]a.[B]b
v = velocidade da reação;
K = constante da reação química, que depende da temperatura;
[A] = concentração do reagente A em mol/L;
a = coeficiente ou ordem de a;
[B] = concentração do reagente A em mol/L;
b = coeficiente ou ordem de b. (Diogo Lopes Dias)
Procedimento experimental
Materiais e reagentes:
Calorímetro 
2 Béqueres de 150 ml
2 Proveta de 50 ml
Pisseta com água destilada 
Chapa de aquecimento
Termômetro 
Solução NaOH, 1mol/L	
Solução HCl, 1 mol/L
Farinha de trigo
Fermento biológico 
Cronômetro 
Gral com pistilo
Experimento 1: 
Em dois béqueres mediu-se aproximadamente 100g de água pesados na balança analítica, uma amostra com água a temperatura ambiente (fria) foi colocada no interior do calorímetro, após um pequeno tempo foi medida a temperatura da água fria com um termômetro e anotado o valor, já a água do outro béquer foi aquecida na chapa até aproximadamente 50º C, então foi adicionada a água quente junto com a água fria no interior do calorímetro que foi completamente fechado para reduzir a perda de calor para o ambiente, agitou-se a água dentro do calorímetro com o agitador e com o termômetro foi possível verificar a temperatura de equilíbrio do sistema para serem realizados os cálculos e determinar a capacidade calorífica do calorímetro. 
Experimento 1.2: 
Em uma proveta foram medidos 50ml da solução de HCl com concentração de 1mol/L, adicionando-a ao calorímetro, medida a temperatura e anotada a mesma, em outra proveta foram adicionados 50 ml da solução de NaOH com concentração de 1mol/L, medida a temperatura e adicionada ao interior do calorímetro junto com a solução anterior, agitou-se as soluções por alguns segundos, verificou-se se a temperatura estava constante, mediu-se e anotou-se os valores. 
Experimento 2:
Na balança analítica foi pesado a farinha e o fermento biológico, em um gral com pistilo misturou-se as duas substancias, então foi acrescentando-se água a mexendo para formar uma massa homogênea, após pronta a massa dividiu-se em três bolinhos; em três béqueres foram colocados e identificados água quente, água em temperatura ambiente e água fria, após isso os bolinhos de massa foram adicionados aos béqueres ao mesmo tempo em que começou-se a medir o tempo com o cronômetro, com o passar dos minutos as bolinhas foram flutuando, anotou-se o valor de cada uma, terminado o experimento descartou-se os reagentes.
Resultados e discussões: 
Massa da água fria 100,5297g
Massa de água quente 100,2818g
Calor especifico da água C= 4,186 j/g
 A agua fria no interior do calorímetro estava com 22º C, já a água quente estava com 50º C, observou-se que após 1 min e 30 seg. após a mistura atinge-se a temperatura de equilíbrio em 36ºC então com esses valores calculou-se a capacidade colorífica do calorímetro através da fórmula:
Ccal= -(mH2Oqx(T.eq-TH2Oq))+(mH2Of.CH2Ox(T.eq-TH2Of)) 
 T.eq- TH2Of
Ccal=-(100,2818x(36-50))+(100,5297x4,186x(36-22))
36-22
= 521,08j
Com essa formula encontramos capacidade colorífica de 100,405g de água que é uma média dos valores de água quente e fria, esse valor foi de 521,09 j, foi feito outro cálculo para saber o valor de apenas uma grama de água e esse resultado foi de Ccal= 5,18j/g
1.2) Temperatura da solução de HCl 23ºC, temperatura da solução de NaOH 22ºC, temperatura de equilíbrio 22,5ºC
QR= calor da reação
QR=(Ccalx(T.eq-T.sol1))+(m.sol1xC.H2O(T.eq-T.sol)) +(msol2xC.H2Ox(T.eq-T.sol2))
Com essa formula obtivamos o seguinte cálculo
QR= 5,18 x -(22,5-23)+ 50 x 4,186 x- (22,5-23) + 50x 4,186 x (22,5-22)= 211,89 j, foi a liberação de calor da reação.
 Experimento 2: a tabela 1 a seguir mostra os resultados do tempo com relação a temperatura da água 
	Temperatura água em ºC
	73
	22
	6
	Tempo de flutuação s
	175
	445
	1785
Tabela 1 
A flutuação dos bolinhos ocorreu por causa da liberação de gás carbônico na reação entre os reagentes da massa, esse gás carbônico ficou preso,criando bolhas de gás e dilatação da massa tornando-a menos densa que a água e flutuando, como podemos observar no texto anteriormente e na tabela, a velocidade de reação da liberação de gás está ligada com o fator temperatura, quanto maior a temperatura maior a velocidade de reação. 
Pós laboratório:
Termoquímica: 
Ao receber 25,1 kj, um corpo de 250 g aumenta sua temperatura em 40 ºC sem mudar de fase. Qual o calor específico desse corpo? Q = m.c. ΔT
25100 j= 250 . c . 40 c= 2,51 j/gºc
 Um bloco de vidro de 300g está inicialmente a 25ºC. sabendo que o calor especifico do vidro 0,84J/gºC. Calcule a quantidade de caloe necessária pra elevar a temperatura de bloco até 40 ºC,
Q = m.c. ΔT Q= 300 . 0,84 . 15ºC Q=3780 J
Uma fonte térmica fornece a cada minuto 83,68J. Para produzir um aquecimento de 30 ºC em 50g de um líquido são necessários 15 minutos. Determine a capacidade térmica dessa quantidade de liquido e o calor especifico do liquido.
Q = m.c. ΔT 
(83,68 . 15)J= 50g . c . 30ºC 
c= 1255,2/1500= 0,8368 J/gºC calor específico 
Capacidade térmica: C = Q/ ΔT
C= 1255,2/ 30 =41,84 J/ºC
Velocidade de reação: de acordo com a temperatura da água em que os bolinhos foram colocados, eles foram flutuando, começando com o bolinho que estava na água com maior temperatura, depois o que estava em temperatura ambiente e por último o bolinho que estava na água fria. Como todos os bolinhos foram preparados da mesma forma (juntos) a variável que influenciou na flutuação foi a temperatura da água. 
Conclusão:
 
Referências: 
Anotações em aula, protocolo de aula prática.
SILVA, Domiciano Correa Marques da.	"Calorimetria I"; Brasil Escola. Disponível em <http://brasilescola.uol.com.br/fisica/calorimetria-i.htm>. Acesso em 17 de setembro de 2017.
http://mundoeducacao.bol.uol.com.br/quimica/expressao-velocidade-uma-reacao-quimica.htm. Acesso em 17 de setembro de 2017
https://www.passeidireto.com/perfil/2271559/materiais. Acesso em 17 de setembro de 2017