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Efecto Calor FICO DE LAS Reacciones QU Micas

Efecto Calor FICO DE LAS Reacciones QUimica Micas

Asignatura

Biologia (1100)

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Universidad Científica del Sur

Año académico: 2021/2022

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Universidad Científica del Sur

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UNIVERSIDAD CIENTÍFICA DEL SUR FACULTAD DE: Ciencias de la Salud LABORATORIO DE QUÍMICA CURSO: QUÍMICA GENERAL PROFESORES: Cristian Manuel, Diaz Peña Milagros Yovana, Muñoz Cabaña INFORME DE PRÁCTICAS PRÁCTICA N°: 9 TÍTULO: Efecto calorífico de las reacciones químicas INTEGRANTES: Alva Otiniano, Michel Rodrigo Aquije Huaylla, Lizeth Fiorella Broncano Huerta, Diana Sthefanny Burgos Castillo, Angie Sofía Castillo Carillo, Astrid Soddy Callacna Vasquez, Ruth Aracely Espinoza Tambraico, Naysha Rosalia HORARIO DE PRÁCTICA FECHA DE REALIZACIÓN DE LA PRÁCTICA: 04 -11 - FECHA DE ENTREGA DEL INFORME: 08 -10 -

I. OBJETIVOS  Determinar el calor de neutralización de las siguientes reacciones: NaOH + HCl NaCl + H2O KOH + HNO3 KNO3 + H2O NH4OH + CH3COOH NH4CH3COOH + H2O  Calcular el error experimental. EFECTO CALORIFICO DE LAS REACCIONES QUIMICAS II. FUNDAMENTO TEÓRICO Transcurre a presión constante Qp, es una medida cuantitativa de la variación de su entalpía o calor de reacción H:

Si la entalpía del sistema es menor a 0 (H es -)..ÓN EXOTÉRMICA Si la entalpía del sistema es mayor a 0 (H es +)..ÓN ENDOTÉRMICA

LEY DE HESS Establece que el calor de reacción o efecto calorífico de una reacción es igual a la suma de los calores de formación de los reactantes:

Donde: n= es el numero de moles

Qp = −H

H = n H productos – n H

 03 embudos de vidrio  06 probetas 100 mL IV. MÉTODOS  Determinación del calor de neutralización Pesar el termo sin contenido (m1). Medir en una probeta 100 mL de ácido y anotar su temperatura (Ta), con una exactitud de 0, grados centígrados. Retirar el termómetro, lavarlo y secarlo. Colocar en las perforaciones de la tapa de termo, el termómetro y el embudo de vidrio. Medir en otra probeta 100 mL de base y tomar su temperatura con una exactitud de 0,1 grados centígrados (Tb). Verter la base al termo. Adicionar el ácido a través del embudo al termo (que contiene la base) y homogenizar la mezcla. Observsar la elevación de la temperatura y anotar la máxima temperatura que alcance la solución (Tf). Pesar el termo con la mezcla de soluciones. La diferencia respecto al peso del termo solo será m2. Determinar la temperatura promedio inicial de las soluciones antes de reacción ( Ti ). Repetir el experimento dos veces.

Determinar la capacidad calorífica (Cm) del sistema por la ecuación:

Donde:

T = Tf - Ti

Cm = C 1 x m 1 + C 2 x m 2

C 1 = calor específico del HDPE, material del termo ( C 1 = 2,3 J. g-1 oC-1) C 2 = calor específico del agua (C 2 = 4, 184 J. g-1 oC-1) m 1 = peso del termo vacío en gramos m 2 = peso de la solución en gramos (después de la neutralización) Determinar la cantidad de calor expresada en Joules que se desprende durante la neutralización, mediante la siguiente ecuación:

Hallar el efecto calorífico de la reacción de neutralización expresado en J-1, utilizando la siguiente ecuación:

Donde: N = Número de moles de agua formados durante la neutralización V. CÁLCULOS Y RESULTADOS Cuadro 9: Datos del sistema de reacción

Cuadro 9: Calor desprendido durante la neutralización m (g)

m (g)

Tb (°C)

Ta (°C)

Ti (°C)

Tf (°C)

Q = T x Cm

Δ Hn = (-Q) / n

T Cm (J/°C) Q(J) 1 NaOH + HCl 7 1348 9186. 2 KOH + HNO 3 3 1437 5029. 3 NH 4 OH + CH 3 COOH 3 1079 3776.

SISTEMA H neutralización ERROR J/ mol kJ / mol EXPERIMENTAL% 1 NaOH + HCl -91865 J/ mol

-91.

kJ/mol

± 60,89%

2 KOH + HNO 3 − 50295 J / mo -50 kJ/mol ± 11 % 3 NH 4 OH + CH 3 COOH − 37765 J / mol -37 kJ/mol ± 25 %

VI. DISCUSIÓN DE

RESULTADOS

Menciona Hernani J. (2009), ̈el efecto calorífico es la cantidad de energía que la unidad de masa de materia puede desprender al producirse una reacción química ̈ (p. 4). Para los procedimientos a desarrollar se ha empleado en lugar del termociclador, un termo, al cual se le han practicado 2 aberturas, lo suficiente como para colocar un termómetro y un embudo por el cual se introducirán el ácido y la

base que darán lugar, en los 3 casos que se presentarán a continuación, la reacción acido-base que culmina en la formación de sal y agua. Todo lo descrito es con el objetivo de calcular el error experimental y determinar el calor de neutralización de las siguientes reacciones:  NaOH + HCl NaCl + H2O  KOH + HNO3 KNO3 + H2O  NH4OH + CH3COOH NH4CH3COOH + H2O Para la primera experiencia que es de NaOH + HCl NaCl + H2O, el valor de la temperatura inicial resultó en 20°C y la temperatura final de 26, 81; por lo tanto, se determinó la diferencia de temperaturas que dio como resultado 6,81°C. Luego se determina la capacidad calorífica, empleando la fórmula correspondiente a esta, del cual se obtiene 1348,97 J/°C de resultado, a partir de los 2 últimos resultados se halla la cantidad de calor en Joules que se desprende durante la neutralización, para ello se multiplican los valores mencionados y se obtiene 9186,5J en la operación y agregando que Hernani J. (2009), nos habla de este valor como el cambio de temperatura a partir del calor inicial del sistema, ya que este ha cambiado tras producirse la reacción. Finalmente, se halla el valor de la entalpía, para lo cual se determina el número de moles de agua usando la estequiometría, la concentración de 1M de la sustancia y el volumen de 100ml, luego de obtener 0,1 de resultado se procede a usar la fórmula de la entalpía, obteniendo – 91, KJ/mol. Agregando lo que menciona Hernani J. (2009), que ̈la variación de la entalpía tiene lugar cuando a partir de elementos estables se forma un compuesto a una temperatura determinada con una presión estándar de referencia. En estas condiciones es igual a la energía liberada o absorbida en el proceso de formación del compuesto ̈ (p. 19), que es precisamente lo que se ha observado y practicado en este proceso, además que será también descrito para las siguientes experiencias. Por ello, al determinar el error experimental, ante el valor teórico de -57,1 KJ/mol de entalpía, el correcto uso de estos valores teóricos en la práctica se comprueba con Hernani J. (2009) que

las temperaturas aplicadas, también se debe considerar que las medidas de masa, concentración y volumen fueron empleadas con cantidades experimentales, mas no definitivas, por lo que se esperaba un margen de error alto, pues no fueron valores iniciales determinados meticulosamente. Adicionalmente, se debe tener los cuidados necesarios con el uso de los instrumentos de laboratorio, las sustancias que han de usar, con los cálculos que se realicen y los valores iniciales que se proporcionen para evitar el margen de error tan alto, sin más, se puede afirmar que se cumplieron los objetivos de la práctica y fueron satisfactorios los resultados, pues como se menciona, el inconveniente con el error experimental es un factor que dependió de los valores proporcionados para llevar a cabo los procedimientos. VII. CONCLUSIONES  El calor durante el proceso de neutralización para las reacciones químicas NaOH + HClKOH + HNO3 y NH4OH + CH3COOH fue 9186, 5029 y 3776, respectivamente.,  El efecto de calorífico a presión constante de las siguientes reacciones: NaOH + HCl, KOH + HNO3 y NH4OH + CH3COOH fue -91 kJ/mol, -91 kJ/mol y -91. kJ/mol, respectivamente.  El calor de neutralización de ácidos y bases fuertes y débiles son distintivos, por lo que sus valores no serán contantes, es decir dependerá de la naturaleza, presión y concentración.  En la practica la entalpía de neutralización de las reacciones se alejaron del valor teórico dando un error experimental para NaOH + HCl, KOH + HNO3 y NH4OH + VIII. RECOMENDACIONES CH3COOH, de ± 60,89%, ± 11,9% y ± 25%, respectivamente.  Limpiar y secar muy bien el termo antes de su uso como al terminar con el experimento.  Tener cuidado al trabajar con los ácidos y bases, y siempre verter primero la base , luego el ácido.  Prestar mucha atención al termómetro para obtener la temperatura con mayor precisión.  Usar con delicadeza la balanza para pesar el termo gafas como guantes de protección para manejar los reactantes.  Limpiar y secar el termómetro al culminar con la práctica. **ANEXO: CUESTIONARIO

¿Cuáles son las Unidades de energía usadas por lo común en Química y Biología?**  Caloría

 Ergio  Joule  Kilowatt 2. ¿Qué es el calor, trabajo y energía? ¿Cuál es la diferencia entre calor y energía térmica? ¿En qué condiciones se transfiere el calor de un sistema a otro?  Calor: El calor es la transferencia de energía entre diferentes cuerpos o diferentes zonas de un mismo cuerpo que se encuentran a distintas temperaturas. Este flujo siempre ocurre desde el cuerpo de mayor temperatura hacia el cuerpo de menor temperatura, ocurriendo la transferencia de calor hasta que ambos cuerpos se encuentren en equilibrio térmico.  Trabajo: El trabajo es una fuerza que se define como el producto de esta por el camino que recorre su punto de aplicación y por el coseno del ángulo que forman el uno con el otro.  Energía: La energía es una propiedad asociada a los objetos y sustancias, se manifiesta en las transformaciones que ocurren en la naturaleza. La energía está presente también en los cambios químicos.  Diferencias entre calor y energía térmica: El calor es la cantidad de energía térmica que un cuerpo pierde o gana en contacto con otro o diferente temperatura recibe el nombre de calor. La energía térmica es la forma que interviene en los fenómenos caloríficos. Cuando dos cuerpos a diferentes temperaturas se ponen en contacto, el caliente comunica energía al frío.  Condiciones en que se transfiere el calor de un sistema a otro: El requisito indispensable para que tenga lugar la transferencia del calor entre dos sistemas es la existencia de una diferencia de temperatura entre ellos. 3. Describa dos procesos exotérmicos y dos endotérmicos, en los sistemas biológicos (seres vivos).  Procesos exotérmicosón celular: A grandes rasgos es un proceso inverso a la fotosíntesis. La respiración es un proceso de oxidación ya que los azucares son

Hernani J. (2009). Efectos caloríficos. Universidad Nacional de San Agustín de Arequipa, Arequipa-Perú. Recuperado de repositorio.unsa.edu/bitstream/handle/UNSA/5829/IQhemaj.pdf? sequence=1&isAllowed=y Teinteresa. (2012). Cómo regula nuestro cuerpo su temperatura. España: teinteresa. Recuperado de: teinteresa.es/salud/regula-cuerpo-temperatura_0_754724701

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