7/22/2019 1. Termochimie. Determinarea cldurii de reacie prin metoda calorimetric

1/7

7/22/2019 1. Termochimie. Determinarea cldurii de reacie prin metoda calorimetric

2/7

)ldura nu este o funcie de stare, ci o funcie de transformare. )antitatea de cldur,

avnd dimensiunile unei ener!ii, se msoar cu aceeai unitate ca i aceasta: joule(ul *" sau

cu uniti tolerate+ caloria cal"+ ilocaloria cal". -ransformarea ntre uniti se face folosind

ec%ivalentul mecanic al caloriei cal":

cal / 0,1 2*3

Caloriase definete ca fiind cantitatea de cldur necesar unui !ram de ap distilat

s(i ridice temperatura cu 4) ntre 5,6 i 78,64).

9e numete cldur specificc,cantitatea de cldur necesar unitii de mas pentru

a(i ridica temperatura cu 4) ntr(o transformare dat i se definete:

tm

Qc

= ."

unde,Q - cantitatea de cldur dat masei mpentru a(i ridica temperatura cu t !rade.)um t este un interval finit de temperatur, cldura specific se consider cldur

specific medie pe intervalul de temperatur respectiv.

$entru un interval infinitezimal de temperatur, relaia ." devine:

mdT

Qc

.=

.7"

)ldura molarCeste produsul dintre cldura specifici masa unui mol,dintr(o

su#stan considerat.cC = .;"

7/22/2019 1. Termochimie. Determinarea cldurii de reacie prin metoda calorimetric

3/7

1. !eterminarea cldurii de reacie prin metoda calorimetric

Scopul lucrrii

1. Se determin constanta calorimetrului

!. Se determin efectul termic al reac"iilor dintre acizi tari - #aze tari$ acizi tari - #aze

sla#e

%. Se determin entalpia de dizolvare pentru dou sruri& '()Cl *clorur de amoniu+ ,i

'a'%*azotat de sodiu+.

Introducere

Cldura de reacieeste efectul termic ce nsoete o reacie c%imic i reprezint

cantitatea de cldura a#sor#it sau de!ajat n timpul unei reacii c%imice. 'a depinde numai

de starea iniial i starea final a sistemului c%imic, nu i de drumul parcurs de sistem n

timpul evoluiei sale.

)ldura de reacie se determina n majoritatea cazurilor n condiii de presiune

constant, Qpi mai rar n condiii de volum constant, Qv, la o anumit temperatur.

'fectul termic izo#ar 'fectul termic izocor(Qp = &= v =

> i &reprezint entalpia de reacie si respectiv ener!ia intern de reacie.

$rocesele c%imice izo#are pot fi:

'xoterme: (

7/22/2019 1. Termochimie. Determinarea cldurii de reacie prin metoda calorimetric

4/7

c ( reprezint capacitatea caloric a sistemului reactant.

m - reprezint masa, 2!3 a fiecrei componente din sistem.

c - reprezint cldura specific, 2 gradg/ @ 3 a fiecrei componente din sistem.

( ) tcmcQ..cal

+=

..8"eoarece cldura acceptat sau cedat de mediu este e!al cu cldura cedat sau

acceptat de sistemul de reacie, cldura de reacie este:

n

Q( = .."

unde, n ( numrul de moli al unei su#stane participante la reacie.

Cldura de neutrali"are a unui acid cu o #az reprezint cantitatea de cldur

de!ajat la formarea unui mol de ap >7O" dintr(un ion !ram de protoni >Bi un ion !ram de

!rupe %idroxil O>"(

.$entru reaciile dintre acizii ,i #azele tari, n soluii apoase diluate, entalpia de

neutralizare are aceeai valoare, 3@2?,.;3@2;,6? 77 -(mol0cal-(mol0/( == , la

1o), 75 C" i atm, indiferent de natura acidului i a #azei.

$ractic, la neutralizarea acizilor tari cu #aze tari n soluie apoas se produce reacia de

formare a unui mol de ap:

-((-(a1 7+ + ..7"

eoarece acizii i #azele tari sunt electrolii tari, disociaz total i prin urmare reaciade neutralizare se poate scrie ca o reacie ionic, de exemplu:

" " " " " " " " "> )l Da O> Da )l > OaE aE aE aE aE aE+ + +

+ + + + + 7 ..;"

n care, reducnd termenii asemenea, rezult ecuaia ..7".

)nd acidul, #aza sau am#ele sunt electrolii sla#i, deci sunt parial disociai n

soluie, entalpia de neutralizare este mai mic, datorit ener!iei consumate pentru disocierea

lor.

$rocesul de dizolvare a su#stanelor este nsoit de un efect termic, denumit cldurde di"ol#are, care depinde de interaciile moleculelor sau ionilor su#stanei ex. Da)l (

clorur de sodiu" care se dizolv cu moleculele dizolvantului, >7O". e exemplu, n cazul

cristalelor DaB)lFionice n ap, cldura de dizolvare la presiune constant, >dizpoate fi

explicat n felul urmtor: ntr(o prim etap su# aciunea apei, ionii imo#ili de DaB i )lFcare

ocup nodurile reelei cristaline sunt ndeprtai unii de alii pn la distane att de mari, nct

fora coulom#ian de interaciune dintre ei devine nul+ ionii devin independeni i mo#ili n

ap. Acest proces a#soar#e ener!ia din exterior, drept pentru care dizolvarea srurilor ioniceare loc cu scdere de temperatur.

7/22/2019 1. Termochimie. Determinarea cldurii de reacie prin metoda calorimetric

5/7

$paratur% calorimetru fi!. .", pa%ar Gerzelius, cilindru !radat.

)alorimetrulC( compus dintr(un vas de sticl vas eHar", introdus

ntr(un vas mai mare, ntre cele dou !sindu(se un izolator termic

cu rolul de a diminua sc%im#ul de cldur cu exteriorul.

-ermometrulT-cu mercur ( va indica temperatura amestecului din

interiorul calorimetrului.

Ii!. . )alorimetru A!itatorul2J necesar pentru omo!enizarea

temperaturii amestecului, naintea citirii indicaiilor termometrului. $ro#aP J n stare solid

sau lic%id.

1.1.1 !eterminarea constantei calorimetrului

Mod de lucru

. 9e msoar cu ajutorul unui cilindru !radat 68 mK ap distilat, m" se toarn n vasul

eHar, se introduce termometrul n ap i se masoara temperatura din minut in minut pana

devine constanta, aceasta fiind temperatura initiala t.

7.

7/22/2019 1. Termochimie. Determinarea cldurii de reacie prin metoda calorimetric

6/7

1.1.( !eterminarea cldurii de neutrali"are

Substane% soluii apoase de >)l acid clor%idric" M, >79O0 acid sulfuric" M, DaO>

%idroxid de sodiu" 8.6M, D>0O> %idroxid de amoniu" 8.6M.

Mod de lucru

9e introduc n vasul calorimetric 68 mK DaO> 8.6M msurai cu cilindrul !radat i un

termometru pentru a msura temperatura iniial ti". $este soluia aflat n calorimetru se

adau! 76 mK >)l M, se a!it i se citete temperatura final tf" atunci cnd aceasta rmne

constant cca. ; minute".

9e procedeaz n mod asemntor i pentru celelalte 7 reacii de neutralizare indicate

n ta#elul de mai jos, folosind aceleai volume de acid i #az.

Re"ultate &i calcule

9e completeaz ta#elul urmtor:

Dr.crt. eacia c%imic

ti2)3

tf2)3

=2*3

>2*@mol3

>2cal@mol3

>)l B DaO> Da)lB >7O

7 >79O0B7DaO>Da79O0B 7>7O

; >)l B D>0O> D>0)l B >7O

9e calculeaz cldura din vasul de reacie cu ajutorul relaiei ..8" n care,

( ) tcmcmcQcmcmcm ##aacal##aa.. ++=+= ..7."unde, ma$ m#( reprezint masa soluiilor de acid, respectiv de #az+

ca, c# ( reprezint cldura specific a soluiilor de acid i de #az.

32+ g3m acidacidacid = 32+ g3m #az#az#az =

3@28L,. ;cmg#azacid == 3@25,; gradg/cc #a ==

)cal/ ' )*@!rad3 9e calculeaz numrul de moli de acid i de #az:

76 mK sol. >)l......n moli >)l 68 mK sol. DaO> .....n moli DaO>

888 mK sol. >)l...... mol >)l 888 mK sol. DaO>....8.6 moli DaO>

n / 8,876 moli >)l / 8,876 moli DaO>

9e calculeaz cldura de neutralizare (pe #aza relaiei ..".

Interpretarea re"ultatelor% 9e sta#ilete natura endoterm sau exoterm a procesului studiat.

9e compar efectele termice ale reaciilor i 7 cu cel al reaciei ;.

7/22/2019 1. Termochimie. Determinarea cldurii de reacie prin metoda calorimetric

7/7

1.1.* !eterminarea cldurii de di"ol#are

Substane%D>0)l clorur de amoniu" i DaDO;azotat de sodiu+ n stare solid.

Mod de lucru

9e introduc n vasul calorimetrului 88 mK ap distilat, msurai cu cilindrul !radat i

un termometru cu care se msoar temperatura iniial ti"dup ; minute+

9e cntaresc la #alana analitic, pe o %rtie lucioas de cntrire, 7 ! D> 0)l i se

introduc n apa sistemului calorimetric. 9e o#serv variaia de temperatur n timpul

procesului de dizolvare. )nd toat sarea s(a dizolvat, temperatura rmne constant i se

noteaz ca temperatur final tf".

9e procedeaz n mod asemntor i pentru DaDO;.

Re"ultate &i calcule

9e completeaz ta#elul urmtor:

9aream2!3

M2!@mol3

n2mol3

ti

2o)3

tf

2o)3

t28)3

=2*3

>2*@mol3

>2cal@mo3

D>0)l !DaDO; ! 9e calculeaz cldura Qdin vasul de reacie cu ajutorul relaiei ..1", astfel:

tccQ solutieCal += " ..;."

n care, csoluie/ 0,1 2*@!rad3 reprezint capacitatea caloric a soluiei,

ccal/ ' 2*@!rad3

9e calculeaz numrul de moli nde su#stan dizolvat raportnd masa de su#stan

m / 7!" la masa ei molecular4.

'xemplu: pentru CDO;azotat de potasiu":

AC / ;5 2!@mol3AD / 0 2!@mol3AO / L 2!@mol3

;5'-4 / ;5 B 0 B ;L"/ 8 2!@mol3

4

mn = + n / 7@8 8,87 moli.

9e calculeaz entalpia de dizolvare ( conform relaiei ..".

Interpretarea re"ultatelor% 9e sta#ilete natura endoterm sau exoterm a procesului studiat.