EXPERIMENTOS EM TERMODINÂMICA E EQUILÍBRIO QUÍMICO ANÁLISE CALORIMÉTRICA

...

3 Balões volumétricos;

3.2 Reagentes Utilizados:

Água destilada

Solução de NaOH 2,0 M

Solução de NH4OH 3,0 M

Solução de CH3COOH 2,0 M

8,5 g de NH4Cl à 99%.

4 Procedimento

Inicialmente, construiu-se um calorímetro, para isso pesou-se em uma balança analítica um béquer de 250 mL seco e limpo, após tal procedimento envolveu-se o mesmo em folhas de papel toalha e o inseriu em um outro béquer de 1000 mL e alguns espaços vazios entre os dois béqueres foi preenchido com mais papéis toalha, deixando apenas alguns bolsões de ar como isolante térmico.

Feito isto, determinou-se o calor de reação de neutralização entre o NaOH 2M e o CH3COOH 2M da seguinte forma: aferiu-se em um balão volumétrico de 100 mL igual volume de NaOH, depois transferiu-se tal solução para o béquer dentro do calorímetro alternativo e anotou-se sua temperatura com auxílio de um termômetro, feito isto, transferiu-se para outro balão volumétrico de 100 mL igual volume da solução de CH3COOH e aferiu-se sua temperatura, em seguida adicionou-se cuidadosamente o ácido à base dentro do béquer do calorímetro e o mesmo foi fechado com uma tampa de isopor com um orifício pelo qual inseriu-se o termômetro para observar a temperatura com auxílio de um termômetro durante a reação a cada 15 segundos por 3 minutos e seus valores anotados.

Em seguida, repetiu-se o procedimento descrito acima, com as soluções de NH4OH 3M e CH3COOH 2M.

E enfim, determinou-se o calor de dissolução de NH4Cl da seguinte maneira: depositou-se sobre a balança analítica um vidro de relógio limpo e seco sendo em seguida tarado e transferido para o mesmo, com auxílio de uma espátula, 8,5003 g do cloreto de amônia. Em outro momento adiciona-se em um béquer 150 mL de água destilada com auxílio de uma proveta e verifica-se a temperatura, feito isto o mesmo é inserido dentro do calorímetro e em seguida a massa pesada é transferida para dentro do béquer, homogeneizada e analisada a temperatura da reação a cada 15 segundos por 3 minutos e seus valores anotados.

5. Resultados e Discussões

Inicialmente, analisa-se a temperatura das soluções de Hidróxido de sódio e do Ácido acético, e suas temperaturas eram de 23,5ºC e 24ºC tendo como incerteza ±0,05ºC respectivamente.

Durante a primeira analise pode-se observar abaixo que ocorre reação de neutralização entre o NaOH 2M e o H3CCOH 2M :

Na+ (aq) + OH- (aq) + H3CCO-(aq) + H+(aq) H3CCO- (aq) + Na+(aq) + H2O(l)[pic 3]

Em tal reação, ocorre liberação de calor [FELTRE,2012] e isso pode ser verificado através da aferição da temperatura dentro do calorímetro durante o experimento. A Tabela 1 abaixo demostra a variação da temperatura (±0,05ºC) em função do tempo de 15 em 15 segundos.

Para sabermos a variação da temperatura no processo, utiliza-se a diferença entre a temperatura final e inicial da reação. Logo: ∆t = t12 - t1 portanto, a diferença será: ∆t = 34º - 29º = 5º .

Em seguida, pode-se calcular a capacidade calorífica do calorímetro confeccionado, segundo a equação abaixo:

[pic 4]

t(seg)/Tºc

TºC

t(seg)

TºC

t(seg)

TºC

t1(15s)

29º

t5(75s)

34,5º

t9(135s)

34º

t2(30s)

34º

t6(90s)

35º

t10(150s)

34º

t3(45)

35º

t7(105s)

34º

t11(165)

34º

t4(60)

34º

t8(120s)

34º

t12(180s)

34º

Onde:

Para identificar a massa da solução, utiliza-se a formula da densidade:

d= m(solução)/V(solução).[pic 5][pic 6]

d(água) = 1g/ml V(solução) = 200 ml m(solução)= 1g.ml . 200 ml = 200g

Massa da solução: = 200g.

Cágua = 4,18 J.g-1.K-1

mbéquer = 95,3158g

Cpyrex = 0,753 J.g-1 .K-1

Substituindo os valores na fórmula:

CSt = [200g . 4,18 J.g-1.K-1 + 95,3158 g . 0,753 J.g-1 .K-1][pic 7][pic 8][pic 9]

CSt = 907,7772 J. K-1

Feito isto, calcula-se a quantidade de calor envolvida na reação:

-q = C. ∆t[pic 10][pic 11]

-q = 907,7772 J. K-1 . 5 K

q = - 4538,8639 J

q = - 4,5388639 K.J = - 22,6925 K.J.mol-1

0,2 mol

Obs: No presente experimento, sabe-se que em todas as medidas ∆H = q, pois o sistema possui volume constante e com isso o trabalho é zero.

Na segunda análise observou-se a reação de neutralização