Referat DETERMINAREA CALDURII DE REACTIE

Mai jos puteti citi fragmente din Referat DETERMINAREA CALDURII DE REACTIE si de asemenea puteti face Download Referat DETERMINAREA CALDURII DE REACTIE

Citeste fragmente din Referat DETERMINAREA CALDURII DE REACTIE

Determinarea căldurii de reacţie Scopul lucrării Se determina efectul termic al reacţiei de neutralizare a unui acid tare cu o bază tare si efectul termic al unei reacţii dintre un acid tare si o bază slabă. Introducere Căldura de reacţie sau efectul termic reprezintă cantitatea de căldura absorbită sau degajată in timpul unei reacţii chimice. Ea depinde numai de starea iniţiala si de starea finala a sistemului chimic, nu si de drumul parcurs de sistem în timpul evoluţiei sale. Căldura de reacţie se determina în majoritatea cazurilor în condiţii de presiune constantă, Qp, şi mai rar în condiţii de volum constant, Qv, la o anumită temperatură. Efectul termic izobar este: (3.1) Efectul termic izocor este: (3.2) (H şi (U reprezintă entalpia de reacţie si respectiv energia internă de reacţie. Procesele chimice izobare pot fi: Exoterme: (H ( 0 (sistemul cedează căldura mediului ambiant). Endoterme: (H ( 0 (sistemul absoarbe căldura de la mediul ambiant). Efectele termice sunt denumite în funcţie de tipul reacţiei pe care îl însoţesc ca, de exemplu căldura de neutralizare, căldura de hidroliză, căldura de ardere etc. Căldura de neutralizare este efectul termic care însoţeşte reacţia unui acid tare cu o bază tare. , (H = -57.3 kJ/mol H2O (3.3) (3.4) şi reducând termenii asemenea se obţine: (H = -57.3 kJ/mol H2O (3.5) Deci căldura de neutralizare este cantitatea de căldură degajată la formarea unui mol de apă din ionii săi hidrataţi. Ea are o valoare independentă de natura acidului tare şi a bazei tari care participă la reacţie şi este egală cu -57.3 kJ/mol H2O la temperatura de 293 K. Dacă la reacţie participă acizi slabi şi baze slabe, ca de exemplu: (3.6) (3.7) efectul termic este mai mic decât -57.3 kJ/mol H2O datorită reacţiei inverse de hidroliză a sării formate. Acizii slabi şi bazele slabe sunt disociaţi în ioni, în soluţii apoase, în proporţie mică: (3.8) (3.9) şi la echilibru se formează doar o fracţiune dintr-un mol de apă. Relaţii de calcul Căldura de reacţie se determină experimental prin metoda calorimetrică. Se măsoară variaţia de temperatură între starea finală tf şi starea iniţială a mediului în care se desfăşoară reacţia: (t = tf - ti (3.10) Se calculează cantitatea de căldură absorbită de la sistemul de reacţie sau cedată sistemului de reacţie: Q = C (t (3.11) Capacitatea calorică C se calculează cu relaţia: (3.12) în care m si c reprezintă masa (g) şi căldura specifică (J/g.grd.) a fiecărei componente din sistem. Deci: C = CC + CR = CC + mRcR (3.13) CC – reprezintă capacitatea calorică a calorimetrului (ce include vasul calorimetrului, agitatorul şi termometrul) numită şi constanta calorimetrului; CR - reprezintă capacitatea calorică a sistemului reactant. Rezultă: Q = (CC + mRcR) (t (3.14) Deoarece căldura acceptată sau cedată de mediu este egală cu căldura cedată sau acceptată de sistemul de reacţie, căldura de neutralizare a este: (3.15) Ö Ø þ Ò $ ` စ਀&䘋 ᘀ⠴䠀Ȫࡕ⨁- numărul de moli de apă formaţi în reacţie. Pentru reacţiile dintre un acid tare şi o bază slabă efectul termic este: (3.16) unde (n reprezintă fracţiunea de mol de apă formată în timpul reacţiei. Observaţie: Se neglijează efectul de hidroliză a sării formate. Aparatură Calorimetru, agitator, termometru, pahare Berzelius, cilindru gradat. Substanţe Soluţii apoase de HCl 1M, NaOH 0.5 M, NH4OH 0.5M 1. Determinarea constantei calorimetrului Mod de lucru Se introduc în vasul calorimetrului 50 ml apă (m1) distilată şi se măsoară temperatura iniţială t1 ((C); Într-un pahar Berzelius se introduc 50 ml apă distilată (m2) şi se încălzeşte până la 60(C (t2) apoi se toarnă în vasul calorimetric; Se agită şi se măsoară temperatura din minut în minut. Când temperatura devine constantă se notează valoarea ei t3. Rezultate Din datele experimentale obţinute se calculează constanta calorimetrului din ecuaţia de bilanţ material: (3.17) -căldura specifică a apei cu valoare medie egală cu 4.18 J/grd.mol. Rezultă: J/grd (3.18) 2. Determinarea căldurii de neutralizare a unui acid tare cu o bază tare Mod de lucru Se introduc în vasul calorimetric, 50 ml soluţie NaOH 0.5 M măsuraţi cu cilindrul gradat şi se măsoară temperatura iniţială t1. Peste această soluţie se adaugă 25 ml soluţie 1 M HCl la aceeaşi temperatură ti. Se agită şi se citeşte temperatura finală tf, atunci când aceasta rămâne constantă. Rezultate şi calcule Se întocmeşte un tabel cu date experimentale şi calculate: Q, J (H, J/mol H2O Se calculează căldura din vasul de reacţie cu ajutorul relaţiei 3.14, deci: Q = (Cc + macid cacid + mbază cbază) (t (3.19) în care „m” şi „c” reprezintă masa, respectiv căldura specifică a soluţiilor de acid şi de bază. Observaţie: În calcule se introduc următoarele aproximări: Soluţiile fiind diluate se pot folosi densitatea şi căldura specifică a solventului (apa). ) Se calculează numărul de moli de apă formaţi în reacţie: (3.20) Se calculează căldura degajată la neutralizarea, (Hneutralizare, cu relaţia 3.15. 3. Determinarea căldurii de neutralizare a unui acid tare cu o bază slabă Mod de lucru Se procedează la fel ca la reacţia dintre HCl şi NaOH. Observaţie: După terminarea fiecărei reacţii vasele de sticlă folosite se vor spăla cu apă distilată. Rezultate şi calcule Se întocmeşte un tabel cu date experimentale şi calculate. Se calculează cantitatea de căldură Q. Se calculează efectul termic al reacţiei, (H, ţinând seama de faptul că pentru o astfel de reacţie se formează doar o fracţiune de mol de apă, (n. 쥁`