Experimento 1 Entalpia de Neutralização

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOAS – UFAL
ENTALPIA DE NEUTRALIZAÇÃO
MACEIÓ - AL, 2015
JOÃO ALBERTO DA SILVA ALVES
ENTALPIA DE NEUTRALIZAÇÃO
Relatório elaborado como requisito à disciplina de Laboratório de Química II para obtenção de nota avaliativa, submetida à Universidade Federal de Alagoas - UFAL.
	
MACEIÓ - AL, 2015
SUMÁRIO
INTRODUÇÃO TEÓRICA
Nas reações químicas há absorção ou liberação de calor. Através de um experimento simples de laboratório, baseado na medição da massa e variação de temperatura da vizinhança, pode-se determinar se o calor é absorvido ou liberado e em que quantidade.
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):
H+(aq) + OH-(aq) → H2O(ℓ)
Esse tipo de reação é denominada de “neutralização” porque o pH do meio é neutralizado; o pH da água é 7,0 (neutro).
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 (∆Hneutralização).
No caso da reação entre ácidos fortes e bases fortes o valor da entalpia de neutralização sempre será igual a – 13,8 kcal/mol ou – 57,7 kJ/mol. Isso acontece porque as bases e os ácidos fortes ficam dissociados completamente em solução e, com isso, a única reação responsável pela manifestação do calor será a da formação da água, como representado pela reação do ácido clorídrico com o hidróxido de sódio:
No caso de reações de neutralização que envolvam ácidos ou bases fracas, o valor da entalpia de neutralização será menor que – 57,7 kJ/mol.
Visto que libera calor, corresponde a reações exotérmicas, em que a entalpia (energia global do sistema) sempre será negativa, menor que zero.
Pode-se calcular a quantidade de calor recebida ou cedida por um corpo quando este tem sua temperatura alterada através da seguinte equação:
 (1)
Onde  a variação de temperatura do objeto, m = massa e c representa o calor específico do material, uma característica da substância que forma o objeto. Sua unidade, no Sistema Internacional, é o J/kg.K. Utilizando-se unidades usuais, sua unidade seria o cal/g°C. Tem-se, por exemplo, para a água, o seguinte valor:  cágua = 1,0 cal/g ºC.
Definimos a capacidade térmica (C) de um corpo como sendo a razão entre a quantidade de calor trocada pelo mesmo e a variação de temperatura sofrida. Assim:
 (2)
Sua unidade, utilizando unidades usuais, é o cal/°C. No Sistema Internacional, o J/K. A variação de entalpia a pressão constante é igual a quantidade de calor transferido e por isso .
OBJETIVOS
Determinar a capacidade calorífica do calorímetro e o calor de neutralização de ácidos fortes e fracos.
MATERIAIS UTILIZADOS
Calorímetro Isopor
Béqueres de 150 Ml (Asmal Científica)
Termômetro digital com resolução de 0,1 ºC (Instrutherm CD - 2800)
Proveta de 100 mL(PYREX, TC 20 ºC, Nº 3022)
Proveta 50 mL
Soluções de ácido clorídrico (HCl), ácido acético (H3CCOOH) e hidróxido de sódio (1,0 mol/L)
Chapa Aquecedora (QUIMIS, modelo 0,261.2, número: 1:622, 220 volts, 330 walts)
Pisseta com água destilada.
PROCEDIMENTOS
 Determinar a capacidade calorífica do calorímetro
Colocou-se no calorímetro (isopor) 50 mL de água destilada na temperatura ambiente. Deixou-se estabilizar por 1 minuto e mediu a temperatura. Logo após em um béquer, colocou-se 50 mL de água destilada, medidos em uma proveta e aqueceu-os até cerca de 60 ºC (temperatura ainda suportável ao toque). Mediu-se a temperatura aquecida e então verteu-a rapidamente no calorímetro. Agitou-se cuidadosamente a mistura, esperou-se estabilizar por um minuto e anotou a temperatura da mistura. Repetiu-se o procedimento mais duas vezes.
 Determinação do calor de neutralização do HCl com NaOH
Colocou-se 50 mLl de solução de HCl 1,0 mol/L no calorímetro e deixou a temperatura estabilizar por um minuto, anotando-a. Em seguida adicionou-se 50 mL de solução de NaOH 1,0 mol/L em uma proveta, anotando a temperatura imediatamente antes de verter a solução para o calorímetro. Agitou-se rapidamente e anotou-se a temperatura máxima alcançada. Repetiu-se esse procedimento três vezes.
 Determinação do calor de neutralização do ácido acético (H3CCOOH) com NaOH
Refez-se todo o procedimento realizado no 4.2., porém no lugar da solução de HCl foi usada a de H3CCOOH.
RESULTADOS E DISCUSSÕES
 Determinar a capacidade calorífica do calorímetro
Com os dados obtidos experimentalmente para as temperaturas da água foi construída a Tabela 1.
	Experimento
	Temperatura da água no calorímetro (ºC)
	Temperatura da água aquecida (ºC)
	Temperatura da mistura (ºC)
	1
	26,7
	60,1
	42,1
	2
	27,1
	60,3
	42,9
	3
	26,6
	60,9
	42,1
Tabela 1
	Para determinar a quantidade de massa utilizada de água fez-se uso da equação abaixo:
 (3)
	Na qual = densidade, = massa e = volume. A densidade da água é de 1 g/cm3, então:
 
	Com a finalidade de determinar o valor da capacidade específica do calorímetro utilizou-se a equação 1 e sabendo que = 1cal/gºC fez-se os seguintes cálculos:
	Para o primeiro procedimento:
	Para o segundo procedimento:
	Para o terceiro procedimento:
Desta forma tem-se o valor da capacidade do calorímetro pela média dos três procedimentos realizados, cujo valor equivale a 8,05 cal/gºC = 8,05.10-3 kcal/gºC.
 Determinação do calor de neutralização do HCl com NaOH
Com os dados obtidos experimentalmente para as temperaturas das soluções de HCl, NaOH e da mistura construiu-se a Tabela 2.
	Experimento
	Temperatura do HCl (ºC)
	Temperatura do NaOH (ºC)
	Temperatura da mistura após reação de neutralização (ºC)
	1
	25,8
	26,9
	33,1
	2
	25,8
	27,1
	33,4
	3
	25,8
	26,8
	31,3
Tabela 2
Sabe-se que quando se mistura as soluções de ácido clorídrico e hidróxido de sódio tem-se uma reação de neutralização conforme representado abaixo:
Em uma reação de neutralização ocorre liberação de energia e para calcular o valor correspondente a essa liberação () utilizou-se as equações 1 e 3, utilizando o valor da capacidade do calorímetro descoberto na primeira etapa da experiência e sabendo-se que a densidade da solução de HCl e a da NaOH é aproximadamente igual à da água cujo valor corresponde a 1 cal/gºC = 10-3 kcal/gºC. Realizou-se os cálculos subsequentes:
Para saber quantos moles tem em 50 mL de NaOH efetuou-se o cálculo abaixo:
1 mol – 1000 mL
X – 50 mL
X = 0,05 moles
No primeiro procedimento:
	Para se determinar a entalpia molar empregou-se o cálculo subsequente:
- 0,7338 kcal – 0,05 moles
 – 1 mol
= -14,676 kcal/mol
No segundo procedimento: (Repetir cálculos do primeiro com os novos valores).
No terceiro procedimento: (Repetir cálculos do primeiro com os novos valores).
	Com o objetivo de se determinar o valor da entalpia molar de fez-se a média dos três procedimentos cujo valor equivale a -13,5613 kcal/mol.
O ácido clorídrico é um ácido forte e o hidróxido de sódio é uma base forte, desta forma se espera que a reação entre os mesmos seja correspondente a - 13, 8 kcal/g.ºC. Pode-se calcular o erro e o desvio experimental através das equações abaixo:
 (4)
 (5)
Uma vez que o desvio foi inferior a 5% pode-se afirmar que a experimento foi satisfatório. Tal erro pode ser atribuído as imprecisões do termômetro, da proveta e do calorímetro.
Determinação do calor deneutralização do ácido acético (H3CCOOH) com NaOH
Com os dados obtidos experimentalmente para as temperaturas das soluções de H3CCOOH, NaOH e da mistura dos mesmos construiu-se a Tabela 3.
	Experimento
	Temperatura do H3CCOOH (ºC)
	Temperatura do NaOH (ºC)
	Temperatura da mistura após reação de neutralização (ºC)
	1
	25,3
	26,8
	32,6
	2
	25,4
	26,2
	32,3
	3
	25,7
	26,7
	32,5
Tabela 3
Sabe-se que quando se mistura as soluções de ácido acético e hidróxido de sódio tem-se uma reação de neutralização conforme representado abaixo:
Há uma liberação de energia em uma reação de neutralização e para determinar o valor correspondente a essa liberação () utilizou-se as equações 1 e 3, utilizando o valor da capacidade do calorímetro descoberto na primeira etapa da experiência e sabendo-se que a densidade da solução de e a do NaOH é aproximadamente igual à da água cujo valor corresponde a 1 cal/gºC = 10-3 kcal/gºC. Realizou-se os cálculos subsequentes:
Para saber quantos moles tem em 50 mL de NaOH efetuou-se o cálculo abaixo:
1 mol – 1000 mL
X – 50 mL
X = 0,05 moles
No primeiro procedimento:
	Para se determinar a entalpia molar empregou-se o cálculo abaixo:
- 0,7138 kcal – 0,05 moles
 – 1 mol
= -14,276 kcal/mol
Segundo experimento: 
Terceiro experimento: 
	Com a finalidade de se obter o valor da entalpia molar de fez-se a média dos três procedimentos cujo valor corresponde a -14,1933 kcal/mol.
Sabe-se que o ácido acético é um ácido fraco e o hidróxido de sódio uma base forte, por isso se espera que a reação entre os próprios tenha uma entalpia de neutralização menor do que 13, 8 kcal/g.ºC. Com o objetivo de calcular o erro e o desvio experimental utilizou-se as equações 4 e 5:
Uma vez que o desvio foi inferior a 5% pode-se afirmar que a experimento foi satisfatório. Tal erro pode ser atribuído as imprecisões do termômetro, da proveta e do calorímetro.
CONCLUSÕES
REFERÊNCIAS
FOGAÇA, Jennifer. Entalpia de Neutralização. Disponível em <http://www.brasilescola.com/quimica/entalpia-neutralizacao.htm>, acessado em 10 de out de 2014.
Calor e quantidade de calor. Disponível em <http://educacao.globo.com/fisica/assunto/ termica/calor-e-quantidade-de-calor.html>, acessado em 10 de out de 2014.
GUERCHON, José. Calor de Neutralização. Disponível em <http://web.ccead.puc-rio.br/condigital/mvsl/museu%20virtual/visualizacoes/calor/pdf_vis/Vis_calor_de_neutralizacao.pdf>, acessado em 10 de out de 2014.