INTRODUCCION - Departamento de QuÃmica InorgÃ¡nica, AnalÃtica y ...

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Química General e Inorgánica I – Introducción – B. Determinación del calor de fusión del hielo Enjuague varias veces el termo para enfriarlo. Agregue al calorímetro aproximadamente 100 g de agua a temperatura ambiente (para obtener la masa de agua proceda como en A). Tape y agite suavemente; tome la temperatura cada 30 segundos y grafique temperatura vs. tiempo en forma análoga a lo realizado en la experiencia anterior. Procure constancia de temperatura. Destape levemente el calorímetro, agregue un cubito de hielo (que se encuentre en equilibrio térmico con agua líquida), tape nuevamente y, agitando, registre la temperatura cada 30 segundos; ésta debe llegar a un valor prácticamente constante. Realice el gráfico correspondiente y determine ∆T. Pese el agua contenida en el calorímetro. La diferencia de masa con respecto a la masa inicial le permitirá conocer la masa del cubito de hielo. C. Verificación de la ley de Hess En este experimento se medirá y comparará la cantidad de calor desarrollada en los tres procesos siguientes. En todos los casos se despreciarán los cambios de volumen en los procesos de disolución. 1. Disolución de NaOH (s) en agua NaOH (s) + H 2 O Q 1 ⎯→ Na + (aq) + OH - (aq) Q 1 : calor liberado en la disolución. Estado inicial: NaOH sólido + 100 ml de agua Estado final: 100 ml solución de NaOH 0,25 M 2. Disolución de NaOH (s) en HCl (aq) NaOH (s) + H + (aq) + Cl - (aq) Q ⎯⎯ 2 →H 2 O + Na + (aq) + Cl - (aq) Q 2 : calor liberado en la disolución más la neutralización Estado inicial: NaOH sólido + 100 ml solución de HCl 0,25 M Estado final: 100 ml solución de NaCl 0,25 M 3. Neutralización de NaOH (aq) con HCl (aq) Na + (aq) + OH - (aq) + H + (aq) + Cl - (aq) Q ⎯ 3 →H 2 O + Na + (aq) + Cl - (aq) Q 3 : calor liberado en la neutralización Estado inicial: 50 ml solución de NaOH 0,5 M + 50 ml solución de HCl 0,5 M (*) Estado final: 100 ml solución de NaCl 0,25 M (*) Notar que al mezclar igual volumen de estas 2 soluciones se produce una dilución mutua 1:2, por lo que la concentración de ambos reactivos (ácido y base) pasa a ser 0.25 xlviii
Química General e Inorgánica I – Introducción – M. Si no se tiene en cuenta el calor involucrado en el proceso de dilución (discutir la validez de esta suposición), el estado inicial de este proceso es: Estado inicial: 100 ml solución de NaOH 0,25 y HCl 0,25 M. Bajo esta suposición, si se plantea el ciclo termodinámico correspondiente se verifica: Técnica ∆H 2 = ∆H 1 + ∆H 3 Para realizar los experimentos 1, 2 y 3, todas las soluciones deben encontrarse termostatizadas a la misma temperatura T 0 . Para ello, las soluciones se preparan en vasos de precipitados de 250 cm 3 claramente rotulados y se sumergen en un baño de agua regulado a una temperatura cercana a la ambiente (T 0 ), por lo menos durante media hora antes de ser utilizadas. Conviene preparar desde el comienzo las cuatro soluciones que se necesitan para realizar las tres experiencias y dejarlas en el baño termostático; luego se las va retirando justo antes de usarlas. Cada recipiente que se retira del baño se cubre inmediatamente con un trapo seco y se transporta hasta la mesada donde se encuentra el calorímetro. De inmediato, se da comienzo a la experiencia para evitar que se modifique excesivamente la temperatura inicial T 0 . Nota: Todo el material empleado (vasos de precipitados, recipientes para pesar, probeta, termómetro y calorímetro) debe estar rigurosamente limpio antes de comenzar las experiencias Proceso 1 Preparar y dejar termostatizando 100 cm 3 de agua medidos con probeta. Una vez termostatizado el líquido colóquelo en el calorímetro, tape y agite suavemente. Tome la temperatura cada 30 segundos y grafique T vs. tiempo, en forma análoga a lo realizado en las etapas anteriores. Pese aproximadamente 1 g de NaOH (s) con una aproximación de 0,01 g en un pequeño recipiente con tapa. Encontrará el NaOH en un desecador, cerca de las balanzas; después de pesar, vuelva el NaOH al interior del desecador y tape el desecador. Realice esta operación con rapidez, ya que el NaOH (s) se hidrata con facilidad; tenga en cuenta para ello que 1 g del sólido corresponde a una espátula llena. Vierta este sólido en el calorímetro y tape rápidamente. Para ayudar a la disolución del NaOH agite el líquido contenido en el calorímetro aplicando movimientos circulares suaves, sin que el calorímetro se separe de la mesada. Mida la temperatura cada 30 segundos hasta llegar a un valor prácticamente constante. Asegúrese de que todo el NaOH se haya disuelto. Grafique y determine ∆T 1 . Antes de realizar la próxima experiencia lave perfectamente el calorímetro y accesorios con agua. Enjuague varias veces a fin de enfriar el termómetro y el calorímetro hasta la temperatura inicial. Proceso 2 xlix
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