Roteiro Atividade de Reposicao 1 - 2021 QFL0130

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Atividade de Reposição 1 - 2021 – QFL 0130
DETERMINAÇÃO DA VARIAÇÃO DE ENTALPIA DE SOLUÇÃO DE CLORETOS DE METAIS ALCALINOS
Objetivos 
Determinar a capacidade calorífica de um calorímetro e a variação de entalpia de solução de cloretos de metais alcalinos em água e relacionar com a energia reticulares dos sólidos e a entalpia de hidratação de íons.
INTRODUÇÃO 
A termoquímica consiste na aplicação do Primeiro Princípio da Termodinâmica a problemas químicos. Uma das questões mais interessantes a serem abordadas pela termoquímica envolve a quantidade de energia liberada ou absorvida como calor pelo sistema durante uma reação química. 
A grande maioria das reações acontece à pressão ambiente (ca. 1 atm) e, dessa forma, o calor envolvido em uma reação nessas condições é chamado de QP, para enfatizar o fato de o calor não ser função de estado e depender, portanto, do caminho pelo qual a transformação acontece. O equipamento empregado na determinação da entalpia de reação é o calorímetro, que consiste em um recipiente no qual a reação acontece em condições de isolamento térmico, de forma que a partir da variação de temperatura associada à reação possa ser conhecido o valor de QP. A variação de entalpia (H) ao longo de uma transformação qualquer, seja ela física ou química, é definida como sendo igual ao calor trocado à pressão constante (H = QP). 
A variação da entalpia quando 1 mol de uma substância se dissolve é chamada de entalpia de solução, ΔHsol. Neste experimento, determinaremos a variação de entalpia de solução de cloretos de metais alcalinos em água e, para tanto, empregaremos um calorímetro de misturas. Obviamente, o calor liberado pela reação é parcialmente absorvido pelo próprio calorímetro. Por esse motivo, antes da medida de dissolução do sal, é preciso saber o quanto de energia é absorvido e não será usada para modificar a temperatura do sistema, ou seja, é preciso conhecer a capacidade calorífica do calorímetro (lembre-se que capacidade calorífica é a quantidade de energia necessária para elevar de um grau a temperatura de uma certa massa de substância). 
A determinação da capacidade calorífica do calorímetro é feita através de uma reação cuja variação de entalpia seja conhecida com precisão, no caso deste experimento empregaremos a reação de neutralização de um ácido forte com uma base forte (équa;’ao a seguir), que tem variação de entalpia (H) igual a-57,3 kJ.mol-1. 
Na+(aq) + OH-(aq) + H+(aq) + Cl-(aq) → H2O + Na+(aq) + Cl-(aq)
O calor liberado pela reação (valor teórico) deve, portanto, ser igual ao calor absorvido pela solução mais o calor absorvido pelo calorímetro, ou seja: 
qreação = qsolução + qcalorímetro
qreação = calor liberado pela reação (módulo) = 57,3 kJ (por mol de moléculas de água formadas) 
qsolução = calor absorvido pela solução = m.c. T = d.v.c.T , sendo m = massa da solução, d = densidade da solução; v = volume da solução; c = calor específico da solução; 
T = variação de temperatura 
qcalorímetro = C.T, sendo C a capacidade calorífica do calorímetro. 
A dissolução é o processo de misturar duas ou mais fases de modo a formar uma nova fase homogênea. A entalpia de dissolução ou solução (Hsol) é a variação de entalpia por mol de fórmula unitária quando uma substância se dissolve em determinado solvente. O valor de Hsol de cloretos de metais alcalinos é calculada através do balanço energético do processo de dissolução em água:
MCl(s) → M+(aq) + Cl-(aq) onde M+ = Na+ ou K+
qdissolução = qsolução + qcalorímetro 
qdissolução = calor absorvido ou liberado (em módulo) no processo de dissolução 
qsolução = calor absorvido ou liberado (em módulo) pela solução = m.c.T = d.v.c.T
qcalorímetro = calor absorvido ou liberado (em módulo) pelo calorímetro = C.T
Hsol = q/nM+ onde
nM+ = número de mols de de metal alcalino que se dissolveu
Use as informações abaixo:
	
	Concentração (mol L-1)
	Densidade (g/mL)
	Calor específico (J/g oC)
	LiCl
	1,0
	1,03
	3,97
	NaCl
	1,0
	1,04
	3,89
	KCl
	1,0
	1,05
	3,80
O valor da variação de entalpia de dissolução ou solução (Hsol) do sal é a soma dos valores das entalpias de hidratação do cátion e do ânion (Hhid) e da energia de rede ou reticular (HR) do sal:
Hsol = Hhid + HR
Em alguns casos, o processo é exotérmico e, em outros, endotérmico.
Calcule o valor do Hhid considerando o valor de Hsol obtido neste experimento e os valores de HR do LiCl (-861 kJ∙mol-1), NaCl (-786 kJ∙mol-1) e do KCl (-717 kJ∙mol-1). Consulte a literatura e compare o valor de Hhid tabelado e o valor obtido neste experimento. Lembre-se que Hhid é a soma do Hhid do cátion e o Hhid do ânion.
PROCEDIMENTOS
A. DETERMINAÇÃO DA CAPACIDADE CALORÍFICA DO CALORÍMETRO
Meça, em uma proveta, 100 mL de solução de ácido clorídrico aproximadamente 1 mol L-1 e anote a concentração molar correta fornecida pelo professor; coloque a solução no calorímetro. Adicione duas gotas de fenolftaleína, agite com cuidado e anote a temperatura quando ela se tornar constante. 
Meça o volume de solução de hidróxido de sódio aproximadamente 1 mol L-1 (a concentração correta é dada no rótulo do frasco) necessário para neutralizar os 100 mL de ácido clorídrico 1 mol L-1 e coloque um excesso de cerca de 5 mL. Anote a temperatura do hidróxido de sódio, que deve ser aproximadamente a mesma do ácido, podendo-se tolerar uma diferença de até 0,2°C. Adicione com cuidado a solução de hidróxido de sódio à solução do ácido contida no calorímetro e agite com cuidado. Anote a temperatura máxima alcançada. Terminada a leitura, anote a cor da solução. Descarte o conteúdo do calorímetro em local adequado e lave-o. Não jogue a solução resultante na pia. 
B. DETERMINAÇÃO DO H DE SOLUÇÃO DE CLORETOS DE METAIS ALCALINOS 
Meça, em uma proveta, 100 mL de água destilada e coloque-a no calorímetro, agitando com cuidado, até que a temperatura se mantenha constante. Anote o valor da temperatura. 
Pese, separadamente, em uma balança semi-analítica, quantidade suficiente de cloreto de lítio para obter 100 mL de solução 1,0 mol L-1 do sal. Adicione o sal à água contida no calorímetro, agite continuamente, com cuidado, e anote a temperatura máxima (ou mínima, dependendo do sal) alcançada. 
Terminada a leitura, coloque o conteúdo do calorímetro no frasco para recuperação. 
Repita o procedimento substituindo o sal de lítio pelo sal de sódio e, depois, o sal de potássio.
BIBLIOGRAFIA 
[1] GIESBRECHT E., coord., PEQ -Projetos de Ensino de Química -Técnicas e Conceitos Básicos, Ed. Moderna/EDUSP, São Paulo, 1982, p. 81. 
[2] ATKINS P.W., JONES L. Princípios de Química. Questionando a vida moderna e o meio ambiente. Tradução da 5ª ed. Bookman, Porto Alegre, 2012; Tradução da 7ª ed. Bookman, Porto Alegre, 2018.
[3] SHRIVER D.F, ATKINS P.W. Química Inorgânica. Tradução da 4ª ed. Bookman, 2008; Tradução da 6ª ed. Bookman, 2017. Edições em inglês): 5ª. ed. (2010); 6ª. ed. (2015).
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