Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
Instituto Federal do Sul de Minas Gerais Química Geral Experimental – Turma: Engenharia Civil 2019 Prática 10: Termoquímica Acadêmicos Alice Natália Ribeiro Gabriel Henrique Moro Pouso Alegre – MG Maio de 2019 1. Introdução Termoquímica é um ramo da química muito importante visto que, estuda as reações e seus processos de mudança de estado físico que envolve trocas de energia na forma de calor, existem dois tipos de reações e processos sendo estes, endotérmicas e exotérmicas onde: • As endotérmicas: Endo significa para dentro, ou seja, são reações ou mudanças de estado físico em que os reagentes absorvem calor um bom exemplo que se pode citar é a gordura corporal que funciona como um combustível no nosso corpo, aquela que não é queimada, é absorvida por ele, como se trata de um processo de absorção, é um exemplo de reação endotérmica. • As exotérmicas: Exo significa para fora, ou seja, refere-se a reações ou mudanças de estado físico em que há liberação de calor, como exemplo de uma reação exotérmica podemos citar a reação de combustão, onde há queima do carvão que perde calor para o ambiente externo. Um dos conceitos fundamentais da termoquímica é a entalpia e sua variação que se referem, respectivamente, ao conteúdo de energia das substâncias e à diferença de energia entre os reagentes e os produtos (ΔH = HPRODUTOS – HREAGENTES), quando temos uma equação e nela é descrita o valor da entalpia dizemos então que se trata de uma equação termoquímica. Se o valor de ΔH obtido for negativo, então pode-se afirmar que se trata de uma reação, ou processo exotérmico, pois a entalpia final é menor que a inicial, ou seja, houve liberação de calor. E se o resultado desse positivo então seria uma reação ou processo exotérmico, onde houve absorção de calor. 2. Objetivos Consiste na determinação do calor de dissociação de NaOH (Hidróxido de Sódio) em água e também a determinação do calor de neutralização da reação de NaOH em uma solução aquosa com HCl (ácido clorídrico), e verificar se as reações foram de absorção de calor (endotérmicas) ou liberação de calor (exotérmicas). 3. Materiais Arranjo experimental composto por: • vidro de relógio; • termômetro; • balança • Erlenmeyer; • becker; • espátula; • bastão de vidro; • NaOH; • HCl; • água destilada. 4. Métodos Utilizados 4.1 Determinação do calor de dissolução de NaOH em estado sólido O experimento se iniciou com a adição de aproximadamente 1g de NaOH ao vidro de relógio, em seguida, ao elernmeyer foi adicionado 50 ml de água destilada sendo este previamente pesado e depois levado novamente a balança, obtendo assim seu peso antes e após adição de água, em seguida com a ajuda do termômetro foi anotada a temperatura da água (T1). Logo após, o NaOH foi adicionado ao elernmeyer e dissolvido com o auxilio do bastão, a reação começou a ocorrer e foi anotado novamente a temperatura (T2). Com esses dados foi então possível calcular o calor de dissociação de NaOH através da fórmula. 𝑄 = 𝑚𝑐∆𝑡 (Equação 1) 4.2 Determinação do Calor de neutralização na reação de NaOH em solução aquosa com HCl A segunda parte do experimento iniciou-se com a espera de aproximadamente 20 minutos para poder então utilizar o NaOH aquoso da primeira parte do experimento, anotando previamente sua temperatura (T1), em seguida foi adicionada a essa solução 40 ml de HCl 20%, a reação começou a ocorrer e a sua temperatura final (T2) foi anotada, com a obtenção desses valores foi possível calcular o calor de neutralização da reação. 5. Resultados e Discussões Para o tópico 4.1 foi-se utilizado exatamente 0,999g de NaOH e foram obtidos os seguintes resultados: Massa Erlenmeyer: 79,85g Massa Erlenmeyer com água destilada: 142,01g Massa da água destilada: 62,16g Ti (Temperatura inicial): 21°C Tf (Temperatura final): 24,2°C Aplicando-se a equação 1 obtemos valores para Qa e Qv, sendo a quantidade de calor absorvido pela água e a quantidade de calor absorvido pelo vidro, respectivamente, sabendo que o calor específico da água é 1 cal g °C-1 e o calor específico do vidro é 0,2 cal g °C-1. 𝑄𝑎 = 62,16 𝑥 1 𝑥 3,2 𝑄𝑎 = 198,91 𝑐𝑎𝑙 𝑄𝑣 = 79,85 𝑥 0,2 𝑥 3,2 𝑄𝑣 = 51,10 𝑐𝑎𝑙 Desta forma obtemos o calor liberado na dissolução do NaOH como variação de entalpia, ∆𝐻1, sendo que o sinal negativo serve para indicar que houve liberação de calor na reação, a reação é classificada como exotérmica. 𝑄𝑡 = 𝑄𝑎 + 𝑄𝑣 ∆𝐻1 = −250,01 𝑐𝑎𝑙 Para o tópico 4.2 foi utilizada a mesma solução do tópico anterior, porém o objetivo foi encontrar o calor de neutralização do NaOH com o HCl. O calor específico da solução aquosa se mantém igual o da água e a massa de HCl adicionada foi de 40g. Desta forma foi-se obtido os seguintes resultados: Massa do vidro: 79,85g Massa da água: 62,16g Massa NaOH: 1g Massa HCl: 40g Massa da solução resultante: 103,16g Ti (Temperatura inicial): 23,4°C Tf (Temperatura final): 26°C 𝑄𝑠 = 103,16 𝑥 1 𝑥 2,6 𝑄𝑠 = 268,22 𝑐𝑎𝑙 𝑄𝑣 = 79,85 𝑥 0,2 𝑥 2,6 𝑄𝑣 = 41,52 𝑐𝑎𝑙 Desta forma obtemos o calor liberado na neutralização do NaOH com HCl como variação de entalpia, ∆𝐻2 sendo que o sinal negativo serve para indicar que houve liberação de calor na reação, a reação é classificada como exotérmica. 𝑄𝑡 = 𝑄𝑠 + 𝑄𝑣 ∆𝐻2 = −309,74 𝑐𝑎𝑙 5.1 Questões Sobre a Aula Questão 1: Representar a dissolução do NaOH em água através de uma equação quí- mica; representar a neutralização do HCl com NaOH através da reação, indicando os estados físicos de cada composto e a sua variação de entalpia com o sinal correto. Resposta: Equação química da dissolução do NaOH em água: 𝑁𝑎𝑂𝐻(𝑠) + 𝑎𝑞. → 𝑁𝑎(𝑎𝑞) + + 𝑂𝐻(𝑎𝑞) − + 𝑐𝑎𝑙𝑜𝑟 ∆𝐻 = −250,01 𝑐𝑎𝑙 Equação química da neutralização de HCl com NaOH: 𝐻𝐶𝑙(𝑎𝑞) + 𝑁𝑎𝑂𝐻(𝑎𝑞) → 𝑁𝑎𝐶𝑙(𝑎𝑞) + 𝐻2𝑂(𝑙) + 𝑐𝑎𝑙𝑜𝑟 ∆𝐻 = −309,74𝑐𝑎𝑙 Questão 2: Diferenciar reações endotérmicas e exotérmicas de forma gráfica. Resposta: Reações exotérmicas: A entalpia dos produtos (HP) é menor do que a entalpia dos reagentes (HR). Imagem 1: Gráfico de reações exotérmicas Fonte: https://mundoeducacao.bol.uol.com.br/quimica/processos-endotermicos-exo- termicos.htm <Acesso em 29 de maio de 2019>. Reações endotérmicas: A entalpia dos produtos (HP) é maior do que a entalpia dos rea- gentes (HR). Imagem 2: Gráfico de reações endotérmicas Fonte: https://mundoeducacao.bol.uol.com.br/quimica/processos-endotermi- cos-exotermicos.htm < Acesso em 29 de maio de 2019>. Questão 3: Pesquise exemplos de reações endotérmicas e exotérmicas; Resposta: Reações Exotérmicas: A) Combustão completa do gás metano 1 𝐶𝐻4(𝑠) + 2 𝑂2(𝑔) → 1 𝐶𝑂2(𝑔) + 𝐻2𝑂(𝑙) ∆𝐻 < 0 B) Formação de gás carbônico 𝐶(𝑠) + 𝑂2(𝑔) → 𝐶𝑂2(𝑔) ∆𝐻 < 0 Reações Endotérmicas: A) Formação de hematita 𝐹𝑒2𝑂3(𝑠) + 3 𝐶(𝑠) → 2 𝐹𝑒(𝑠) + 3 𝐶𝑂(𝑔) ∆𝐻 > 0 B) Formação de glicose na fotossíntese 6 𝐶𝑂2(𝑔) + 6 𝐻2𝑂(𝑙) → 𝐶6𝐻12𝑂6(𝑔) + 6 𝑂2(𝑔) ∆𝐻 > 0 Questão 4: Nas práticas, consideramos que o calor da reação foi o calor absorvido pela água (meio reacional) e pelo vidro. Este resultado está 100% correto? Justifique. Resposta: Não, pois além de possíveis erros experimentais na leitura do termômetro, pode ter ocorrido a dissipação do calor de forma que seu valor não foi expresso com precisão pelo termômetro. 6. Conclusão Com a prática realizada foi possível identificar as variações de entalpia presente em diferentes soluções e classificar essas variações, onde nesta prática se trabalhou apenas com reações exotérmicas. Foi possível chegar a um valor expressivo de quantidade de calor analisando as variações de temperatura da reação em função do calor absorvido pelos materiais que estavam em contato com a reação (vidro e água), onde o resultado pode ter apresentado erros experimentais em função de erros de leitura no termômetro e possíveis dissipações de calor que não foram analisadas com precisão. Com a prática em questão pode ser percebida a diferença de temperatura que há entre os produtos e os reagentes, o que nos possibilitou chegar aos resultados finais. 7. Referências Bibliográficas https://brasilescola.uol.com.br/quimica/equacoes-termoquimicas.htm < Acesso em 29 de maio de 2019>. https://www.infoescola.com/quimica/topicos-em-termoquimica-entalpia/ < Acesso em 29 de maio de 2019>. https://mundoeducacao.bol.uol.com.br/quimica/processos-endotermicos-exotermi- cos.htm < Acesso em 29 de maio de 2019>. RUSSEL, J.B. Química Geral. 2ª ed. São Paulo: Makron Books, 1994. Vol. 1.
Compartilhar