9relatorio calor médio solução

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CALOR MÉDIO DE SOLUÇÃO
Ana Carolina Bismaia, Ariane Silva Ribas, Carlos Guilherme Murr
Objetivos
Determinar o calor médio de solução do ácido benzoico em água baseado na dependência de sua solubilidade com a temperatura.
Introdução
Para haver a solubilização de um composto, pouco a pouco, as moléculas do solvente reagem com o soluto, estas atacam a superfície do retículo cristalino desintegrando algumas partes do soluto e, vagarosamente vai dispersando-o até a completa dissolução. O rendimento é equivalente a três forças, as quais facilitam ou dificultam a reação, tais forças envolvem fenômenos internos, sendo que o meio não tem uma interferência considerável. São elas as forças entre as partículas do soluto (soluto-soluto) analisadas antes da dissolução; as forças entre as partículas do solvente (solvente-solvente) que também é considerada antes da dissolução; e as forças formadas entre as partículas durante o processo de dissolução (soluto-solvente).
O calor de solução é variação de entalpia indica que durante a dissolução de 1 mol de uma dada substancias numa determinada quantidade de solvente, resultando em uma concentração especifica. Determinamos esse calor, através de uma pressão constante, obtida pela equcação de Van’tHoff correspondida pela variação de temperatura com a taxa de variação da constante de equilíbrio, dado pela diferença de entalpia. 
Consideramos abaixo a equação de Van’tHoff, que relaciona a temperatura, a pressão, a constante de equilíbrio:
É possível determinar a variação da entalpia realizando uma titulação, nesse processo um ácido reage com uma base para que se atinja o ponto de equivalência. Dessa forma é possível determinar a quantidade do analito com base em uma solução de concentração conhecida e com base na concentração da solução analisada pode-se determinar o calor médio de solução pela inclinação da reta em um gráfico logX versus T-1.
Materiais e métodos
Materiais Utilizados
UNIVERSIDADE ESTADUAL DE PONTA GROSSA
DEPARTAMENTO DE QUÍMICA - BACHARELADO EM QUÍMICA TECNOLÓGICA
Físico-Química Experimental – Professora Christiane P. F. Borges - 2015
1
1 béquer de 1,0 L 	
Termômetro de 0 – 100 °C (graduação 1°C) 
1 pipeta volumétrica de 20,0 mL 
1 bureta de 50 mL 
1 proveta 	
500 mL sol. ácido benzoico saturado 
Densímetro (opcional) 	
2 L de sol. de NaOH 0,1 mol.L-1 
Banho termostático ou bico de gás 
40,0 mL de etanol 
Balança Analítica 
Fenolftaleína 
5 erlenmeyers de 250 mL 
Colher de madeira ou de metal 
Lã de vidro ou algodão 
Coador de plástico 
Procedimento Experimental
Pesou-se 5 erlenmeyers de 250mL e anotou-se suas massas.
Utilizando-se uma concha, a qual estava já em equilíbrio térmico com a solução de ácido benzoico, pegou-se cerca de 20mL de uma solução saturada deste ácido (esta solução já havia sido preparada, a partir de aproximadamente 4,5g do ácido em 1000mL a uma temperatura de 50oC) e colocou-se esta quantidade em todos os erlenmeyers; anotando-se a temperatura de cada alíquota. Evitou-se que ocorresse a entrada de cristais nos mesmos. 
Em cada erlenmeyer acrescentou-se 10mL de etanol, 20mL de água destilada e algumas gotas de fenolftaleína. Em seguida titularam-se as alíquotas com hidróxido de sódio já padronizado, anotando-se o valor gasto em cada titulação. Realizou-se este processo nas temperaturas de 65 oC, 61 oC, 57 oC e 53 oC.
Resultados e Discussão
Preparou-se uma solução saturada de ácido benzóico à quente com agitação. Esperou-se o abaixamento da temperatura e retirou-se alíquotas a 65, 61, 57, 53 e 49°C evitando a retirada dos cristais. Colocou-se então em um erlenmeyer e adicionou-se 15 mL de etanol, 20 mL de água e três gotas de fenolftaleína. A adição de etanol é feita para aumentar a solubilidade do ácido benzóico, uma vez que com a diminuição da temperatura o mesmo poderá se cristalizar. Visto que as interações de ácido benzóico e etanol são semelhantes, ocorre uma maior solubilização. 
Procedeu-se uma titulação com NaOH previamente padronizado (0,09338 mol L-1) e anotou-se o volume gasto para cada alíquota de ácido benzóico. 
A reação que ocorreu na titulação foi a seguinte:
Realizaram-se os seguintes cálculos para cada temperatura:
Número de mols de hidróxido de sódio gasto na titulação:
Como a estequiometria da reação é 1:1, fica evidente que o número de mols de ácido benzóico consumidos na reação também é 3,50 x 10-3.
Massa de ácido benzóico da amostra recolhida no erlenmeyer:
Massa de água na amostra:
Número de mols da água:
Fração molar do ácido benzóico na amostra:
Para as demais alíquotas, os resultados obtidos estão expressos na Tabela 1 abaixo:
Tabela 1: Dados relativos aos demais experimentos às respectivas temperaturas
	Amostra
	mtotal (g)
	Vgasto NaOH(mL)
	Temp.(°C)
	1/T (K)
	X
	Log X
	1
	29,0599
	37,50
	65,0
	2,96x10-3
	0,002197
	-2,66
	2
	20,6196
	23,80
	61,0
	2,99x10-3
	0.001962
	-2,71
	3
	24,5198
	24,30
	57,0
	3,03x10-3
	0,001682
	-2,78
	4
	21,5556
	17,10
	53,0
	3,07x10-3
	0,001344
	-2,87
	5
	18,3681
	12,80
	49,0
	3,11x10-3
	0,001179
	-2,93
O calor médio de solução pode ser determinado pela equação de Van’t Hoff com uma relação linear: 
Pode-se estimar ∆H° pela inclinação da reta log X vs T-1 conforme o Gráfico 1:
Gráfico 1: Reta estimada de log X vs T-1
Com o coeficiente angular da reta pode-se então determinar o calor médio de solução (a = -1919,20):
Conclusão
Pode-se determinar o calor médio de solução pelo estudo de solubilidade dos sólidos em função da temperatura, onde, em uma solução saturada, a determinada temperatura, há uma equação entre a forma precipitada e a dissolvida. Logo, conhecendo-se a variação da fração molar de soluto dissolvido nesta solução, pode-se calcular o calor de solução através da equação de Van’t Hoff.
	No experimento, determinou-se o calor de solução médio de ácido benzóico por titulação ácido-base, obtendo-se a fração molar do mesmo. Os possíveis erros nesta determinação são na leitura do ponto de viragem da titulação, de pesagem, na retirada de alíquotas do ácido benzóico com sólidos.
Questões 
Como variou a solubilidade do ácido benzóico com a temperatura?
R: A solubilidade em água do ácido benzóico aumenta com o aumento da temperatura, caracterizando uma reação endotérmica, que é favorecida com o aumento da quantidade de calor fornecida.
Por que fez-se a pesagem de cada alíquota tomada? Para que serviu a fenolftaleína?
R: Foi realizada a pesagem de cada alíquota, pois a massa da mesma era necessária para se calcular a fração molar do ácido benzóico na alíquota naquela determinada temperatura. Utilizou-se fenolftaleína como indicador para se observar o ponto de viragem da titulação ácido-base, e assim, através do volume gasto de NaOH, relacionar com o número de mols do ácido benzóico dissolvidos na amostra e então, calcular a fração molar.
O ácido succínico, C4H6O4, dissolve-se em 100g de água segundo a tabela:
	Θ /°C
	0
	12,5
	25
	37,5
	50
	Solubilidade em g de soluto/ 100g de solvente
	2,75
	4,92
	8,35
	14,00
	21,40
Considerando que a dissociação do ácido é desprezível, determine o calor médio de solução do ácido succínico em água.
R: Determina-se o calor médio de solução através do coeficiente angular da reta log X x 1/T, cujos valores são apresentados abaixo:
	1/T
	0,0037
	0,0035
	0,0034
	0,0032
	0,0031
	log X
	0,439
	0,692
	0,922
	1,15
	1,33
Fazendo-se a regressão linear, encontra-se para o coeficiente angular o valor de -1476,8, que pode ser aplicado na equação de Van’t Hoff e obter-se o ∆H do ácido succínico:
- ∆H° = -1476,8
2,303 R
∆H° = 28,3kJmol-1
Referências 
[1] CASTELLAN, G. Fundamentos de Fisico-Quimica, Rio de Janeiro: LTC, 1999. p. 142 - 143.
[2] ATKINS, P., LORETTA, J. Princípops de Quimica, Questioando a vida moderna e o meio ambiente. 3º ed. – Porto Alegre: Bookman 2006. Pag 396 - 400.
[3] ATKINS, P. Fisico-Quimica, 7º ed, Rio de Janeiro:LTC, 2002. p. 183.