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Practica termoquimica, Apuntes de Fisicoquímica

Termoquimica reporte de practica

Tipo: Apuntes

2019/2020

Subido el 08/03/2020

ivanro
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INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
Escuela Nacional de Ciencias Biológicas
Departamento de Biofísica
CARTEL REPORTE DE PRÁCTICA
Nombres del equipo: Laboratorio de Fisicoquímica I
Nombre de la práctica: Termoquímica
Práctica no. 5
Grupo:
Introducción
La Termoquímica estudia los cambios energéticos
ocurridos durante las reacciones químicas. El
calor que se transfiere durante una reacción
química depende de la trayectoria seguida puesto
que el calor no es una función de estado. Sin
embargo, generalmente las reacciones químicas
se realizan a P=cte o a V=cte, lo que simplifica su
estudio. La situación más frecuente es la de las
reacciones químicas realizadas a P=cte, y en ellas
el calor transferido es el cambio de entalpía que
acompaña a la reacción y se denomina "entalpía
de reacción". La entalpía es una función de
estado, luego su variación no depende de la
trayectoria.
Las reacciones donde la variación de entalpía es
positiva (calor absorbido en la reacción) son
llamadas reacciones endotérmicas, mientras que
aquellas cuya variación de entalpía es negativa
(calor cedido por el sistema durante la reacción)
son llamadas reacciones exotérmicas.
Si la reacción endotérmica se realiza en un
sistema de paredes adiabáticas, como
consecuencia de la reacción se produce una
disminución en la temperatura del sistema. Si la
reacción es exotérmica y se realiza en un
recipiente de paredes adiabáticas, la temperatura
final del sistema aumenta.
Si las paredes del sistema son diatérmicas,
la Temperatura del sistema permanece constante
con independencia de la transferencia de energía
que tiene lugar debido al cambio en la
composición.
Las variables de estado son magnitudes que
pueden variar a lo largo de un proceso (por
ejemplo, en el transcurso de una reacción
química)
Ejemplos:
Presión.
Temperatura.
Volumen.
Concentración.
El calor de formación es el incremento entálpico
() que se produce en la reacción de formación
de un mol de un determinado compuesto a partir
de los elementos en el estado físico normal (en
condiciones estándar).
Se expresa como f. Se trata de un “calor
molar”, es decir, el cociente entre  y el
número de moles formados de producto. Por
tanto, se mide en kJ/mol.
Ejemplos:
C(s) + O2(g)® CO2(g) f = 393,13
kJ/mol
H2(g) + ½ O2(g)® H2O(l)f = – 285,8 kJ/
mol
El calor de reacción,  se define como la energía
absorbida por un sistema cuando los productos
de una reacción se llevan a la misma temperatura
de los reactantes. Para una definición completa
de los estados termodinámicos de los productos y
de los reactantes, también es necesario
especificar la presión. Si se toma la misma presión
para ambos, el calor de reacción es igual al
cambio de entalpía del sistema,  r. En este
caso podemos escribir: = 
Los calores de reacción se calculan a partir de los
calores de formación. El calor de reacción: es el
cambio de energía que se presenta del
rompimiento o formación de enlace químico. El
calor de reacción se expresa generalmente en
términos de calorías o kilocalorías (Kcal).
Actualmente también se utiliza el joule (J) como
medida de energía cuando se habla de cambios
químicos.
El calor de reacción puede recibir diferentes
nombres según el tipo de cambio que se produce
en la reacción. Puede nombrarse entonces como:
calor de formación, calor de combustión, calor de
neutralización, etc.
La termoquímica tiene múltiples aplicaciones, a
continuación, se mencionarán algunas de estas:
Profa. Jessica Jacqueline Ramírez Perea semestre: enero -julio 2020
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Escuela Nacional de Ciencias Biológicas Departamento de Biofísica

CARTEL REPORTE DE PRÁCTICA

Nombres del equipo: Laboratorio de Fisicoquímica I Nombre de la práctica: Termoquímica Práctica no. 5 Grupo: Introducción La Termoquímica estudia los cambios energéticos ocurridos durante las reacciones químicas. El calor que se transfiere durante una reacción química depende de la trayectoria seguida puesto que el calor no es una función de estado. Sin embargo, generalmente las reacciones químicas se realizan a P=cte o a V=cte, lo que simplifica su estudio. La situación más frecuente es la de las reacciones químicas realizadas a P=cte, y en ellas el calor transferido es el cambio de entalpía que acompaña a la reacción y se denomina "entalpía de reacción". La entalpía es una función de estado, luego su variación no depende de la trayectoria. Las reacciones donde la variación de entalpía es positiva (calor absorbido en la reacción) son llamadas reacciones endotérmicas, mientras que aquellas cuya variación de entalpía es negativa (calor cedido por el sistema durante la reacción) son llamadas reacciones exotérmicas. Si la reacción endotérmica se realiza en un sistema de paredes adiabáticas, como consecuencia de la reacción se produce una disminución en la temperatura del sistema. Si la reacción es exotérmica y se realiza en un recipiente de paredes adiabáticas, la temperatura final del sistema aumenta. Si las paredes del sistema son diatérmicas, la Temperatura del sistema permanece constante con independencia de la transferencia de energía que tiene lugar debido al cambio en la composición. Las variables de estado son magnitudes que pueden variar a lo largo de un proceso (por ejemplo, en el transcurso de una reacción química) Ejemplos:  Presión.  Temperatura.  Volumen.  Concentración. El calor de formación es el incremento entálpico () que se produce en la reacción de formación de un mol de un determinado compuesto a partir de los elementos en el estado físico normal (en condiciones estándar). Se expresa como f. Se trata de un “calor molar”, es decir, el cociente entre  y el número de moles formados de producto. Por tanto, se mide en kJ/mol. Ejemplos:  C(s) + O 2 (g)® CO 2 (g) f = – 393, kJ/mol  H 2 (g) + ½ O 2 (g)® H 2 O(l)f = – 285,8 kJ/ mol El calor de reacción,  se define como la energía absorbida por un sistema cuando los productos de una reacción se llevan a la misma temperatura de los reactantes. Para una definición completa de los estados termodinámicos de los productos y de los reactantes, también es necesario especificar la presión. Si se toma la misma presión para ambos, el calor de reacción es igual al cambio de entalpía del sistema,  r. En este caso podemos escribir: =  Los calores de reacción se calculan a partir de los calores de formación. El calor de reacción: es el cambio de energía que se presenta del rompimiento o formación de enlace químico. El calor de reacción se expresa generalmente en términos de calorías o kilocalorías (Kcal). Actualmente también se utiliza el joule (J) como medida de energía cuando se habla de cambios químicos. El calor de reacción puede recibir diferentes nombres según el tipo de cambio que se produce en la reacción. Puede nombrarse entonces como: calor de formación, calor de combustión, calor de neutralización, etc. La termoquímica tiene múltiples aplicaciones, a continuación, se mencionarán algunas de estas:

Escuela Nacional de Ciencias Biológicas Departamento de Biofísica

  • Determinación de los cambios de energía en determinadas reacciones mediante el uso de la calorimetría (medición de los cambios de calor en ciertos sistemas aislados).
  • Deducción de los cambios de entalpía en un sistema, aun cuando estos no puedan conocerse por una medición directa.
  • Análisis de las transferencias de calor producidas experimentalmente cuando se forman compuestos organometálicos con metales de transición.
  • Estudio de las transformaciones de energía (en forma de calor) dadas en compuestos de coordinación de poliaminas con metales.
  • Determinación de las entalpías del enlace metal-oxígeno de β-dicetonas y β-dicetonatos unidos a metales. Objetivo Se analizarán las reacciones de calor en diferentes experimentos con el fin de que el alumno pueda determinar los tipos de reacciones exotérmicas y endotérmicas, de esta forma el alumno podrá identificar las aplicaciones de la termoquímica en distintos casos. Resultados

Experiencia 1

Temperatura inicial

°C

Temperatura final

°C

Tabla 1. Reacción exotérmica de disociación del H 2 SO 4

H 2 S O 4 + H 2 O

Figura 1. Disociación del ácido sulfúrico

Calculando HR de la reacción:

Experiencia 2

Temperatura inicial

°C

Temperatura final

°C

Tabla 2. Calor de solución de la disociación de NH 4 NO 3

N H 4 N O 3 + H 2 O

Figura 2. Disociación del nitrato de amonio

Calculando HR de la reacción:

Experiencia 3

Temperatura inicial

°C

Temperatura final

°C

Tabla 3. Calor de solución de la disociación de NaOH

NaOH + H 2 O

Figura 3. Disociación del hidróxido de sodio

Calculando HR de la reacción:

Experiencia 4

Tiempo

(s)

Temperatur

a

(°C)

Tubo no. 1

Temperatur

a

(°C)

Tubo no. 2

Tabla 4. Calor de cristalización del acetato de sodio

CH 3 COONa + H 2 O

Figura 4. Disociación del acetato de sodio

Calculando HR de la reacción:

Grafica experiencia 4

Experiencia 5

(NH 4 ) 2 Cr 2 O 7

Figura 5. Reacción de descomposición a partir de dicromato de amonio

Escuela Nacional de Ciencias Biológicas Departamento de Biofísica

Mientras la temperatura decrece al paso de

tiempo, la cristalización se va haciendo más y

más.

Experiencia 5

En esta experiencia, notamos reacciones de

tipo exotérmicas.

El magnesio sirve de mecha para el volcán, la

cual arde a aproximadamente 200° C y

mientras que el yodo sirve como un

catalizador para la reacción.

La reacción que vemos al inicio es una

reacción de descomposición, que al inicio

vendría siendo endotérmica. Sin embrago,

cuando llega a 250° C, esta llega a su punto

máximo, lo cual provoca que la reacción sea

exotérmica autosuficiente.

Conclusiones

Tomando en cuenta la ley de Hess y la ley de

Lavoisier – Laplace, podemos comprender a

mayor profundidad los diferentes postulados

que utilizamos como referencia para

comprender los términos de termoquímica y

colorimetría.

Las diferentes experiencias llevadas a cabo

permitieron de igual manera visualizar de

manera más concreta los términos de

reacción exotérmica y endotérmica, debido a

que se pudo cuantificar las temperaturas

iniciales y finales que presentaban las

reacciones químicas de los experimentos.

Con ello, se pudo comprobar la existencia y

las características cualitativas que poseían

los diferentes tipos de reacciones

exotérmicas y endotérmicas.

Bibliografía

 Moran, M.J. Shapiro, H.N:

Fundamentos de termodinámica

técnica... Ed. Reverte, 1999. 536

MOR fun

 Germán Fernández (2017)

“Termoquímica” rev el 6 de marzo

del 2020 de:

http://www.quimicafisica.com/term

oquimica-definicion.html

 CHANG, R. 1992. Quimica general.

McGrawHill: Madrid