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Introdução O calor de dissolução representa a variação de entalpia que resulta da formação de uma solução de concentração especificada, a partir de 1 g/mol do composto, e o número de g/mol de água líquida. Com estes dados pode calcular-se o calor total de formação de uma substância dissolvida. Quando duas ou mais substâncias puras são misturadas formando um gás ou uma solução líquida, observa-se, com frequência, absorção ou evolução de calor no ato da mistura. Tal solução seria denominada uma solução real. O calor total de uma mistura deve ser determinado experimentalmente, porém pode ser obtido de resultados experimentais tabelados, caso estes dados sejam disponíveis. A este tipo de variação de energia foi dado o nome de calor de solução, quando uma substância dissolve outra (calor de dissolução). Nosso objetivo e construir a curva de solubilidade do nitrato de potássio em água (KNO3) colocando na ordenada a solubilidade e na abscissa as temperaturas a fim de determinar H°diss e sua temperatura padrão de fusão. Temos que . Como a concentração do sólido é constante, K= [KNO3]dissolvido.. Termodinamicamente, a constante de equilíbrio é dada em função da energia livre de Gibbs: Onde é a entalpia padrão da dissolução, é a entropia padrão da dissolução, T é a temperatura absoluta em que a dissolução ocorre e R é a constante dos gases. Aplicando esta equação a duas temperaturas, T1 e T2, tem-se: Onde x1 e x2 são as frações molares do KNO3 nas soluções saturadas, às temperaturas T1 e T2, respectivamente. Deste modo, a determinação da fração molar do KNO3 a duas temperaturas permite determinar a entalpia padrão de dissolução. Procedimento Tínhamos seis tubos de ensaio numerados e já preparados, com a quantidade de KNO3 indicada na tabela 1. Com os tubos vedados aquecemo-los até que todo sal fosse dissolvido. Retiramos os tubos do banho e continuamos a agita-lo até a aparição de uma leve turvação, anotamos as temperaturas T1 neste instante. Retornamos os tubos para o banho, agitando as soluções, anotamos a temperatura T2 no momento em que desapareceu a turvação em cada tubo. Ver tabela 1. Tabela 1: Dados experimentais. g KNO3/ 100,00mL de água g KNO3/ 5,00mL de água T1 / °C T2/ °C Tm / °C 73,0 3,90 3,90 46,0 46,0 46,0 90,0 4,50 51,8 52,0 51,9 110,0 5,50 59,9 60,0 59,9 140,0 7,00 82,0 72,0 77,0 169,0 8,45 87,0 80,0 83,5 190,0 9,50 90,0 90,0 90,0 Cálculo das frações molares, temos que: Xágua= , logo: x2 = XKNO3 = 0,0390 X2 = 0,123 XKNO3 = 0,0445 X2 = 0,138 XKNO3 = 0,0544 X2 = 0,164 XKNO3 = 0,0693 X2 = 0,199 XKNO3 = 0,0837 X2 = 0,231 XKNO3 = 0,0940 X2 = 0,253 Gráfico 1: Curva de solubilidade do Nitrato de Potássio em água. Temos, Y = A + Bx ln x2 = - ln x2 = (-1843,9 ± 83,3)T-1 + (3,7± 0,2) Entalpia de dissolução do KNO3 : = B = (-1843,9± 83,3) -diss = (-1843,9 ± 83,3)K x (8,3145 J.K-1.mol-1 ) diss = (15331,1 ± 692,6) J.mol-1 Temperatura de fusão do KNO3: B = A T1 = B/A T1 = 499,2 K = 225,95°C Conclusão Podemos concluir que de acordo com o aumento da temperatura mais rápido ocorre a dissolução do KNO3. Portanto a curva do gráfico de ln x2 pelo inverso da temperatura é decrescente. Sabemos que o ponto de fusão do KNO3 é em 334°C, logo obtivemos um erro de: 32 % O abaixamento do ponto de fusão do KNO3 é devido à propriedade coligativa, Abaixamento Crioscópico, esse fenômeno no qual o ponto de fusão ou solidificação de um líquido (um solvente) é abaixado quando outro composto é adicionado, significando que uma solução tem um ponto de solidificação mais baixo que um solvente puro. Isto ocorre sempre que um soluto é adicionado a um solvente puro, tal como a água que foi o solvente usado. Com isso concluímos que a experiência foi realizada com sucesso. Referências Apostila do Laboratório de Termodinâmica Química Castellan, Gilbert; Fundamentos de Físico-Química, Rio de Janeiro, LTC, 1986. http://pt.wikipedia.org/wiki/Crioscopia
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