Experimento-8

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TERMOQUÍ MÍCA – CALORÍMETRÍA 
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 8
 
Marcos Gabriel Lopes da Silva 
Departamento de Química Fundamental, Universidade Federal de Pernambuco, Recife, Brasil 
 
Data da prática: 13/08/2021; Data de entrega do relatório: 21/08/2021 
 
Palavras chaves: Calor;
Introdução 
A energia está na vase da civilização. Usamos 
energia, a cada dia, em suas várias formas para 
sustentar a vida, para ficar suficientemente 
quente ou frio, para nos movermos e pensar. 
Todos esses processos envolvem a liberação, a 
absorção, a transferência ou a conversão de 
energia. Um imenso esforço global está se 
desenvolvendo para encontrar novas fontes de 
energia, para usar a energia disponível de maneira 
mais eficiente e para conservar seu uso. O acesso 
à energia é um dos principais problemas que 
afetam a humanidade, porque muita coisa 
depende da energia.1 
As reações químicas sempre estão 
acompanhadas de uma liberação ou absorção de 
energia, ainda que a quantidade de energia seja às 
vezes pequena. Se a energia dos produtos é menor 
que a energia dos reagentes, então, enquanto a 
reação avança, energia é liberada. Por outro lado, 
se a energia dos produtos é maior que aquela dos 
reagentes, o sistema absorve energia das 
vizinhanças durante o curso da reação. Em 
qualquer caso, a quantidade de energia liberada 
ou absorvida expressa a variação da energia na 
mistura que reage. Isto, por certo, está de acordo 
com a lei da conservação de energia.2 
Num sistema é possível ganhar ou perder 
energia de muitas maneiras; Sendo as duas formas 
principais o calor e o trabalho mecânico. 2 
Pode-se imaginar o calor como uma forma 
adquirida de energia, quando ele passa 
naturalmente de um objeto mais quente para 
outro mais frio. Contudo, sempre que após um 
objeto ter absorvido, digamos, 200 joules de calor 
das vizinhanças, ele não tem mais os 200 joules de 
calor que tinha anteriormente. Após absorver o 
calor, o objeto realmente possui mais energia, mas 
essa energia já não está mais na forma de calor. 2 
O trabalho também pode ser considerado 
como uma forma de energia em trânsito. Uma 
maneira de aumentar a energia de um sistema é 
realizando trabalho sobre ele; mas depois, o 
sistema não "contém mais trabalho". Além disso, 
se o sistema realiza trabalho sobre as vizinhanças, 
então ele não "perde trabalho", ainda que 
experimente uma diminuição na energia. Veremos 
que a relação entre o calor, o trabalho e a variação 
de energia de um sistema é basicamente uma. 2 
A termoquímica refere-se ao estudo das 
transferências de calor que ocorrem durante as 
transformações químicas e algumas 
transformações físicas. 2 
Em química, muitas vezes falamos sobre 
sistemas. Um sistema é uma parte do universo que 
desejamos estudar, discutir, ou talvez só 
visualizar. Frequentemente, as dimensões de um 
sistema são escolhidas de maneira que possamos 
trabalhar com ele (ou imaginar que trabalhamos) 
convenientemente no laboratório; pode estar 
contido num tubo de ensaio, num béquer ou num 
balão, por exemplo. Um sistema pode ser uma 
substância pura ou uma mistura, e pode ser um 
gás, um líquido, um sólido ou alguma combinação 
destes. Como já mencionado, a relação entre o 
calor, o trabalho e variação de energia de um 
sistema é importante; de fato, é a pedra 
 
 
fundamental da ciência. Começaremos este 
capítulo introduzindo esta ideia básica.2 
O calor liberado ou absorvido durante as 
transformações físicas e químicas é medido no 
laboratório por meio de um calorímetro (provém 
da palavra calorie (cal), que não é uma unidade SI 
de energia. A princípio uma caloria foi definida 
como a quantidade de calor necessária para 
aumentar a temperatura da água de 14,5 °C para 
15,5 °C. Agora é definida em termos de unidade SI, 
o joule: 1 cal = 4,184 J, exatamente.) Um tipo de 
calorímetro é a bomba calorimétrica, mostrada na 
Figura 1. Os reagentes são colocados num 
recipiente de aço de paredes resistentes chamado 
bomba, o qual está imerso numa quantidade de 
água contida num recipiente isolado. Após terem 
sido medidas as temperaturas inicial da água e do 
interior do calorímetro, a reação inicia-se, muitas 
vezes, pela passagem de uma corrente elétrica 
através de um fio para ignição; como foi mostrado. 
A variação de temperatura é acompanhada, e a 
temperatura final é determinada.2 
 
 
Figura 1: Calorímetro. 
 
Para calcular a quantidade de calor liberada 
ou absorvida durante a reação, é necessário 
conhecer a capacidade calorífica do interior do 
calorímetro, incluindo a bomba, os ser 
componentes e a água. A capacidade calorífica de 
um sistema é a quantidade de calor necessária 
para elevar a temperatura de um sistema em 1°C.2 
Objetivos 
Fazer a montagem de um calorímetro 
simples e através do mesmo determinar calores 
de reação e calores de dissolução, dadas algumas 
reações. 
Materiais e reagentes 
 Isopor; 
 Toalhas de papel; 
 Béquer 250/1000Ml; 
 Solução 2,00 M de hidróxido de sódio; 
 Balão volumétrico; 
 Solução 2,00 M de ácido clorídrico(HCl); 
 Cronômetro; 
 Solução 2,00M de hidróxido de amônio; 
 Cloreto de amônio (NH4Cl) 
 Água destilada 
 
 
 
 
Metodologia 
 Construindo o calorímetro 
1) Pese do béquer (250mL) limpo e seco. 
2) Faça algumas pesagens até que a 
diferença entre duas pesagens seja no 
máximo 0,0001 g. 
3) Envolva este béquer pelos lados e por 
baixo com toalhas de papel amassadas. 
4) Não compacte as tolhas. 
5) Coloque conjunto dentro do outro 
béquer (1.000mL) ou num isopor. 
6) Coloque a tampa de isopor, com um 
pequeno orifício no centro. 
7) Coloque o termômetro no orifício. 
Experimento 1 
8) Meça 100mL de uma solução 2,00 M de 
hidróxido de sódio (NaOH) usando um 
balão volumétrico. 
9) Coloque a solução medida no béquer de 
250mL dentro do calorímetro. 
10) Lave o balão volumétrico e seque-o. 
11) Meça 100mL de uma solução 2,00 M de 
ácido clorídrico. 
 
 
12) Coloque o volume de ácido clorídrico 
medido anteriormente em um outro 
béquer. 
13) Verifique o equilíbrio térmico entre a 
solução de hidróxido de sódio e ácido 
acético. 
14) Se as temperaturas não divergirem a 
mais de 1 °C prossiga. 
15) Inicie a contagem do tempo com um 
cronômetro e meça a temperatura da 
solução no calorímetro CONTENDO 
(NaOH). 
16) Intervalos de 30 segundos por 3 minutos 
anotando o tempo de cada medida. 
17) Lave o bulbo do termômetro com água 
destilada. 
18) Coloque-o na solução no outro béquer 
contendo (HCl). 
19) Da mesma maneira, anote o tempo. 
20) Sem parar a contagem do tempo, 
derrame de uma vez a solução de ácido 
acético sobre a solução de NaOH. 
21) Anote cuidadosamente o tempo deste 
momento. 
22) Cubra o calorímetro com o isopor. 
23) Insira o termômetro pelo orifício. 
24) Agite levemente a solução. 
25) Reinicie as medidas de tempo e 
temperatura a cada 15 segundos por três 
minutos. 
Experimento 2 
26) Descarte a solução do béquer do 
calorímetro e lave-o. 
27) Seque-o. 
28) Repita o procedimento anterior 
(experimento 1) colocando desta vez, 
100mL de uma solução 2,00M de 
hidróxido de amônio no béquer do 
calorímetro. 
29) Coloque 100mL de uma solução 2,00 M 
de ácido clorídrico no outro béquer de 
250mL. 
Experimento 3 
30) Pese cerca de 8,5 g de cloreto de amônio, 
garanta uma precisão de 0,1g. 
31) Lave o béquer de 250mL do calorímetro. 
32) Coloque 150mL de água destilada e faça 
a leitura do tempo e temperatura em 
intervalos de 30 segundos durante 3 
minutos. 
33) Adicione o cloreto de amônio, mexa 
rapidamente mas cuidadosamente a 
mistura, para isto utilize um bastão de 
vidro. 
34) Cubra o calorímetro. 
35) Insira o termômetro e faça leituras do 
tempo e da temperatura em intervalos 
de 15 segundos por mais 3 minutos. 
Resultados e Discussão 
Com a pesagem do béquer obteve-se o 
seguinte valor: 
Tabela 1: Pesagem do béquer 
Béquer Massa(g) Desvio(s) 
1 90,02 ---- 
 
As temperaturas iniciais para o ácido 
clorídrico e para o hidróxido de sódio estão 
registradas na tabela 2. 
Tabela 2: Temperaturas iniciais. 
 NaOH HCl 
Temperatura(°C) 30 29 
 
Quando misturamos 100mL de ácido 
clorídrico e 100mL de hidróxido de sódio, uma 
reação de neutralização é desencadeada, visto 
que o ácido clorídrico é um ácido forte e o 
hidróxido de sódio é uma base considerada forte. 
A reação pode ser descrita por: 
 
NaOH(aq) +HCl(aq)  NaCl +H2O(l) 
 
Como a reação é extremamente exotérmica, 
ou seja, libera uma grande quantidade de calor, 
podemos utiliza-la para testar nosso calorímetro. 
O gráfico 1 mostra a variação da temperatura 
na reação com tempo. 
Tabela 3: Tempo vs temperatura, 
neutralização entre NaOH e HCl. 
Tempo(s) Temperatura(°C) 
0 30 
30 41 
60 42 
120 41 
150 41 
180 41 
 
 
 
Gráfico 1: Tempo vs temperatura, 
neutralização entre NaOH e HCl. 
 
 
Através do gráfico é perceptível que a 
temperatura aumenta cerca de 11 °C nos 
primeiros 30 segundos de reação, isto indica que, 
a reação está ocorrendo vigorosamente neste 
intervalo de tempo, visto que, a liberação de calor 
está sendo grande (aumento da temperatura). De 
60 segundos a 90 segundos é perceptível que a 
temperatura não aumenta muito, percebesse 
apenas a variação em 1°C, isto é um indicativo que 
a quantidade de reagentes já é bem menor que a 
quantidade de produtos. Após 120 segundos a 
reação deixa de ocorrer, tal fato é constatado pela 
estabilização da temperatura em 41°C ( a liberação 
de calor para a vizinhança sessou). 
Experimento 2 
A temperatura inicial registrada para o 
hidróxido de amônio foi de 28 °C. Já para o ácido 
clorídrico foi de 29°C. 
Novamente observamos uma reação de 
neutralização, porém com uma base fraca o 
hidróxido de amônio (NH4OH). A reação que 
descreve esta neutralização é: 
 
NH4OH+HCl NH4Cl + H2O 
 
Tabela 4: Tempo vs temperatura, na 
neutralização do HCl por NH4OH . 
Tempo(s) Temperatura(°C) 
0 28 
15 40 
30 39 
45 40 
60 40 
75 40 
 
Gráfico 2: Tempo vs temperatura, na 
neutralização de HCl por NaOH. 
 
 
Mais uma vez temos uma reação exotérmica, 
a qual está acontecendo basicamente nos 15 
primeiros segundos. Uma pequena anomalia é 
perceptível, em 30 segundos, a temperatura é 
aproximadamente 39°C. Tal fato pode ser 
explicado pela distribuição de temperatura não 
uniforme e não instantânea no líquido, ou seja, 
embora a reação ocorra rapidamente a 
distribuição de calor não ocorre da mesma 
maneira, e nem de maneira igual em todos os 
pontos do líquido. Então, em determinada 
localidade do liquido podem haver pequenas 
discrepâncias de temperatura. 
Experimento 3 
A dissolução do cloreto de amônio em água é 
uma reação endotérmica, ou seja, absorve calor 
do meio para poder ocorrer, por tanto espera-se 
que: quando a reação estiver ocorrendo, a 
temperatura do meio em que a mesma ocorre 
deve diminuir. Observe a reação de dissolução 
abaixo. 
 
NH4CL(s)+H20(l) NH4+ + Cl- 
 
 
Dados obtidos para esta reação. 
A temperatura inicial da água contida no 
calorímetro era de 20°C. 
 
Tabela 5:Tempo vs temperatura, adição de 
8,5g de cloreto de amônio em 150mL de água. 
Tempo(s) Temperatura(°C) 
0 29 
30 26 
60 26 
 
 
90 25,5 
120 25 
150 25 
180 25 
 
Segunda leitura para o experimento 3. 
 
Tabela 6:Tempo vs temperatura, adição de 
8,5g de cloreto de amônio em 150mL de 
água(segunda leitura). 
Tempo(s) Temperatura(°C) 
0 29 
15 26 
30 25 
45 25 
60 25 
75 25 
90 25 
 
Gráfico 3: Tempo vs temperatura, adição de 
8,5g de cloreto de amônio em 150mL de água.
 
 
 
Gráfico 3: Tempo vs temperatura, adição de 
8,5g de cloreto de amônio em 150 mL de água 
(segunda leitura).
 
 
Da primeira para a segunda realização 
observou-se uma queda no tempo de diminuição 
da temperatura. Tal fato pode ser explicado por 
fatores externos. Observe que na primeira reação 
a executante do experimento colocou mais 
rapidamente o cloreto de amônio dentro da água, 
e consequentemente fechou o calorímetro mais 
rápido, ou seja, boa parte da reação ocorreu 
quando o tempo já estava sendo cronometrado. Já 
na segunda realização houve um atraso no 
fechamento do béquer, consequentemente a 
reação já estava acontecendo antes de começar a 
ser cronometrada. 
Um adendo: reações químicas envolvem 
quebras e/ou formações de novas ligações 
químicas e, durante esse processo determinada 
quantidade de energia está envolvida. Com estas 
reações é perceptível que o calor é uma das 
formas de energia que participa da reação 
química. 
 
Cálculos da capacidade calorífica. 
 
 C=m.c ou C= Q/Δt 
Onde: Q= m.c.Δt 
 
Então obtemos o seguinte resultado para o 
sistema termoquimico. 
 
C= (mbéquer-1.cbéquer + mbéquer-2.cbéquer)± s 
C=( 99,02.0,753 +99,00.0,753)±0,01 J K-1 
C= (174,32)±0,01 J K-1 
 
Considerando que os demais reagentes tem 
a massa especifica e a capacidade calorífica da 
água, façamos o cálculo da capacidade calorífica 
no experimento 1. 
 
C= (99,02.0,753+100.4,18 + 100.4,18)± s 
C= (+74,56100.4,18 + 100.4,18)± 198,28 J K-1 
C= 910,56± 198,28 J K-1 
 
Tabela 7: Capacidade calorifica para cada 
experimento. 
Experimento Capacidade calorífica 
1 910,56± 198,28 J K-1 
2 910,56± 198,28 J K-1 
3 701,56± 324 J K-1 
 
 
 
Conclusão 
As reações de neutralização realizadas neste 
experimento são reações exotérmicas, visto que, a 
quantidade de calor liberada para o meio aumenta 
com o desenvolvimento das reações de 
neutralização. Já a reação de dissolução do cloreto 
de amônio é uma reação endotérmica, pois, 
percebe-se durante a sua ocorrência uma queda 
na temperatura do sistema, ou seja, consumo de 
energia na forma de calor pela reação. 
E perceptível ainda que, a construção de um 
calorímetro simples tem um grande poder para 
isolar as trocas de calores, pois depois de uma 
quantidade medianada de tempo a temperatura 
permaneceu sem nenhuma variação. 
E o principal é a constatação que as reações 
químicas realmente envolvem energia e, 
especificamente neste caso na forma de calor. 
 
Referências 
 [1] Atkins e Jones, princípios de química, 
página 235. 
[2] J.B Russel, Química geral-volume-1, 
capítulo 3. 
 
 
 
Questões 
1. Explique qualitativamente com o 
auxílio de gráfico (s) o comportamento 
da solubilidade do cloreto de amônio 
em função da temperatura. Relacione 
sua resposta com o (s) resultado (s) 
obtido (s) durante a realização do 
experimento. 
 
 Como a diminuição da temperatura a 
solubilidade do cloreto de amônio cai, isto é 
perceptível pois a reação de dissolução para de 
ocorrer com o decréscimo da temperatura. 
 
 
2. Se Kb para a reação: 45 NH3(aq) + H2O 
⇌ NH4 + (aq) + OH- (aq) é 5,191 x 10-5 
, a 57oC. Qual o valor da constante de 
equilíbrio à 80oC? Nesta nova condição 
de temperatura, os produtos ou os 
reagentes são favorecidos? Por quê? 
 
 
 
3. Quais as formas conhecidas de transferência 
de calor e cite métodos ou procedimentos que 
funcionem como isolantes térmicos para estes 
tipos de transferência de calor. 
 
Radiação: mecanismo de transferência de 
calor que ocorrer através da propagação de ondas 
eletromagnéticas. Um método eficiente como 
isolante seria um refletor de ondas. 
Condução: transferência de calor entre dois 
matérias sólidos. 
Convecção: Transferência de calor que pode 
ocorrer em gases e líquidos. Uma forma eficiente 
de isolamento é um calorímetro. 
 
3. Justifique as premissas a) – d) da 
Introdução (p. 14) 
 
a) A composição do isopor favorecer o 
impedimento das trocas de calor, ou 
seja, o isopor é um mal condutor. 
b) As toalhas de papel formam uma 
bolsa de ar que dificulta a saída e a 
entrada de calor na reação, 
funcionando também como um 
isolante térmico. 
c) É feita uma simplificação para facilitar 
os cálculos e o experimento,o que 
não fornece exatamente a capacidade 
calorífica do calorímetro mas um valor 
aproximado. 
d) Esse realmente é o valor teórico para 
esse tipo de material.