determinação de entalpia de neutralização de um Ácido e uma base forte
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7/28/2019 Determinao de Entalpia de Neutralizao de um cido e uma Base Forte
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Relatrio N 1
Determinao de Entalpia de Neutralizao de um
cido e uma Base Forte
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1. Resumo
O objetivo deste experimento a determinao da entalpia da reao de neutralizao
entre uma base e um cido forte, atravs do emprego de um calormetro simplificado, na
temperatura ambiente e a presso constante.
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2. Introduo
A Termodinmica um ramo da cincia que estuda a relao entre o calor e outras
formas de energia. A Termoqumica um ramo da termodinmica que estuda a variao
de calor associada a uma transformao qumica.
Quando uma transformao ocorre presso constante, o nico trabalho possvel o
trabalho de expanso e o calor liberado igual H (variao da entalpia), ou seja,
Q = H, onde Q o calor da reao qumica a presso constante. Esse calor pode alterar
a energia do sistema. Assim, medindo-se a variao da energia do sistema podemos
determinar o calor produzido pelas reaes qumicas. O mtodo que estuda tais relaes
a calorimetria. O presente experimento tem por objetivo determinar o calor de uma
reao de neutralizao por calorimetria.
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3. Materiais e Mtodos
3.1 Materiais
Termmetro de 0 a 120 C; Proveta de 50 ml; Um calormetro simplificado (copo de bquer de 100 ml envolto por um isopor. Na
tampa do isopor um orifcio por onde passa o termmetro);
3.2 Reagentes
40 ml de soluo de HCL; 40 ml de soluo de NaOH;
3.3 Procedimento
No copo do calormetro de massa conhecida (mc) foram colocados 40 ml de soluo de
1 mol L-1
de HCL e medida sua temperatura inicial (ti). O mesmo processo foi repetido
com o NaOH.
Na proveta de 100 ml foi medido 40 ml de NaOH, 1 mol. L-1
, e depois adicionada a
soluo de HCL no calormetro que, em seguida, foi tapado e agitado. Com o
termmetro foi observado e registrado a temperatura final (tf) no momento em que a
mesma se estabiliza, ou seja, quando para de subir na escala do termmetro.
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4. Resultados e Discusso
A equao da reao de neutralizao entre um cido forte como, por exemplo, HCI euma base forte como, por exemplo, NaOH em soluo diluda pode ser escrita como:
Na+(aq) + OH
-(aq) + H
+(aq) + Cl
-(aq) Na
+(aq) + Cl
-(aq) + H2O
Esta reao ocorre com desprendimento de calor, ou seja, exotrmica. O valor deste
calor obtido experimentalmente para 1 mol de cido o prprio H de neutralizao
(variao de entalpia de neutralizao). Por se tratar de uma reao exotrmica H < 0.
A entalpia resultante da neutralizao constante -58 KJ mol-1
ou -13,7 Kcal mol-1
na
neutralizao entre cidos fortes e bases fortes. O valor proporcional ao nmero de
mols do cido e da base.
A reao (1) se reduz a apenas a neutralizao dos ons H+
pelos ons OH-dando H2O:
H+(aq) + OH
-(aq) H2O
Quando um cido forte reage com uma base fraca ou um cido fraco com uma base
forte a reao que ocorre tambm a (2). Entretanto em se tratando de reao com cido
ou base fraca, alm do efeito trmico devido neutralizao existe o efeito trmico
devido ionizao. Os valores obtidos experimentalmente correspondem neste caso aos
valores de neutralizao e de ionizao.
Para medir o calor de neutralizao, foi usado nesse experimento um calormetro
improvisado. Este calormetro adiabtico, ou seja, impede que haja troca de calor com
o meio exterior.
O calor de neutralizao obtido a partir de medidas das temperaturas antes e depois da
reao e de clculos simples como vemos a seguir:
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4.1 Clculo do calor de neutralizao e da entalpia molar de neutralizao
O calor produzido na reao igual ao calor necessrio para aumentar a temperatura da
soluo e do calormetro (admitindo o calormetro perfeitamente adiabtico).
Q reao = Q soluo + Q calormetro
Como Q = m c (tf- ti)
Sendo
m = massa da espcie em questo,
c = calor especfico desta espcie,
tf ti = t = variao da temperatura,
t = temperatura em (C), f = final e i = inicial;
Podemos escrever a equao (1) especificando cada termo:
Q = ms cst + mc cvt
Onde ms a massa total da soluo, cs o calor especfico da soluo, t a variao de
temperatura, mc a massa do copo de vidro e cv o calor especfico do vidro.
Os resultados obtidos com os procedimentos foram:
Massa do copo de vidro (mc) = 48,78 g; Massa da soluo de HCL = 40 g; Massa da soluo de NaOH = 40 g; Temperatura inicial da reao (ti) = 24 C; Temperatura final da reao (tf) = 30,5 C;
Os dados restantes foram pesquisados, como:
Calor especfico da soluo (cs) = 1 cal g-1
C-1
;
Calor especfico do vidro (cv) = 0,25 cal g-1 C-1;
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Com esses dados em mos foi possvel calcular o calor de neutralizao da reao de
HCl e NaOH:
Q = ( 80g . 1 cal g-1
C-1
. 6,4 C ) + ( 48,76g . 0,25 cal g-1
C-1
. 6,4 C )
Q = 512 cal + 78 cal
Q = 590 cal
Como a reao ocorrida a partir dos volumes utilizados das solues no de 1 mol,
mas sim de 0,04 mol, esta a entalpia de neutralizao dos 0,04 mol. Portanto, a
entalpia molar de neutralizao :
590 cal . 0,04 mol-1
=x . 1 mol-1
x = 590 cal . 1 mol . 0,04 mol-1
x = 14750 cal ou 14,75 Kcal
Como a neutralizao uma reao exotrmica, este valor negativo, e a entalpia de
neutralizao encontrada neste experimento foi de -14,47 Kcal mol-1
.
O Sistema Internacional de Unidades recomenda que se utilize o joule (J) ou o quilo-
joule (KJ) como unidade de medida de energia liberada ou absorvida em uma reao. A
relao entre cal ejoule dada por:
1 cal 4,18 J ou 1 kcal 4,18 KJ
Assim, multiplicando o valor encontrado a cima por 4,18 chegamos a:
Q = -60,48 KJ
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5. Concluses
Comparando-se o resultado encontrado e o valor tabelado de entalpia de neutralizao
de uma base forte por um cido forte, pode-se concluir que os valores so muito
prximos, indicando relativa exatido no experimento realizado. Algumas diferenas
entre estes valores podem ser atribudas alguma pequena liberao de energia pelo
calormetro.
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6. Referncias
1. USBERCO, J. Fsico-qumica. 10 edio. Saraiva. So Paulo: 2006.2. ATKINS, JONES. Princpios de Qumica. 3 edio. Bookmans. Porto Alegre:
2006.
3. RUSSEL, J.B. Qumica Geral Vol 1. Mc GrawGraw-Hill. So Paulo: 1982.