Experiência 3

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO SUL 
INSTITUTO DE QU/MICA 
Experiência 
DEPARTAMENTO DE QU/MICA INORGANICA 
QU/MICA GERAL EXPERIMENTAL • QUl-01-003 3 
1- TITULO: CALIBRAÇÃO E UTILIZAÇÃO DE UM CALORlfdETRO. 
li - OBJETIVO 
Calibrar um Calorímetro e utilizá-lo posterionnentc para detenninar o calor de 
dissolução do KNO, e NaOH. 
li/ - INTRODUÇÃO 
Um dos procedimentos para medir o calor trocado com o ambiente por um 
processo químico é através de uma técnica chamada "Calorimctria". Antes de falar desta 
técnica, é conveniente definir "Capacidade Calorífica" ou "Constante Calorimétrica": 
Capacidade Calorífica ou Constante Calorimétrica (C) de um determinado 
objeto é a quantidade de calor associada com a variação da temperatura do objeto em 
1 ºC (ou 1 K). 
A Capacidade Calorífica de um objeto depende do material do qual tste é feito 
e da sua massa e é expressa nas unidades: Jl°C ou cal/ºC (ou J/K ou cal/K). 
A Capacidade Calorífica de um objeto infom1a tanto a quant1tiadc de calor que 
este absorve para elevar sua temperatura em 1 ºC quanto a quantidade de calor que este deve 
perder para que ocorra um decréscimo de sua temperatura em 1 ºC. Então: 
C=q I 6.T e q = C. AT 
Se: 
Se: 
11T < O (Tr. ... 1 < T.,".,1) - Objeto perde calor e q < O 
11T> O (Tr..,1 > T,,..,;.,) - Objeto ganha calor e q > O 
i . Um . Calorímetro de Solução é um calorímetro simples, muitas vezes 
mprov,sado, e que mede o calor trocado cm condições de pressão constante p 1 • 
caso, o calor trocado está associado à Variação de Entalpia do processo: ' . or anto neste 
Exp. 3.2 
d O calor do processo é medido cm função d:i variação da temperatura que ocorre 
urante O processo dentro do calorímetro. 
b . Para um processo que ocorre cm solução aquosa, pode-se dizer que o calor 
a soi:vido (ou liberado) peio processo é igual ao calor perdido (ou absorvido) pelo 
calonmetro e a solução. Então, são usadas as relações: 
Logo: 
Onde: 
q,, ...... = quantidade de calor absorvido 011 perdido pelo processo, expresso em 
joules ou calorias; 
m"""''º = massa da solução cm gramas; 
C..i.,.., = calor específico da solução, em J/g .ºC ou cal/g .~e; 
T = variação de temperatura. 
C = Capacidade Calorífica do calorímetro 
Se a solução é diluída. pode-se considerar que c..,iuç .. ::::: e,~ e que a densidade da 
solução ::: densidade da água ( 1 g/mL) sem erro apreciável. 
No caso <lesta experiência, o calorímetro~ um Bequer, que pode ser envolto por 
uma wnnta térmica (isolante). com uma tampa perfurada através da qual é introduzido um 
termômetro. Assim. q,.,.,. . ..,,., .. n:presenta o calor absorvido (ou perdido) pelo conjunto: 
Hcquer + tampa + termômetro. Observa-se que não está sendo considerado o calor liberado 
(nu absorvido) pek, processo e ahsorvido (ou perdido) pelo meio ambiente. 
Para <1pl:c~ ~ rciac,;;io acima é preciso que "C' seja conhecido. caso contrário o 
Ca lorímetro precisa se~ ,fÍ' :,·i: rmcnte calibrado para qul.'. sua Capacidade Calorífica (C) seja 
dL.tcm1 inada. 
EXP• 3·3 
Neste caso. para dctem,inar "C' mistura-se no calorímetro contendo um_~ e::~ 
quantidade de água fria uma outra quantidade de água quente. Então a energia absorvi ª de 
fonna de calor pela água fria e pelo calorímetro deve ser igual ii energia perdida sob forma 
calor pela água quente: 
ou 
Onde: /J.T, = elevação de temperatura da água fria e do calorímetro 
!J.T,= abaixamento de temperatura da água quente 
Uma vez detenninado "C', este calorímetro pode, então, ser usado pa~a 
determinar MI de outro processo que, no caso desta experiência. será o Calor de Dissoluçao 
do KNO, e do NaOH. 
IV - MATERIAL 
MATERIAL 
- OI Béquer de 100 mL 
- O I Béquer de 400 m L com tampa. 
envolvido com a manta isolante 
- OI Termômetro de mercúrio 
- OJ Termômetro digital 
- OI Proveta de 100 mL 
- OI Espátula de porcelana 
- OI Vidro de relógio 
- OI Bastão de vidro 
V - PROTOCOLO DE REAGENTES 
REAGENTES 
- KNO, sólido 
- NaOIJ sólido 
Pesquise e apresente um breve comentário sobre os aspectos tóxicos e cuidados 
de manuseio do seguinte reagente: 
* Nitrato de Potássio p.a. 
* Hidróxido de Sódio p.a. 
/ 
' 
' 
VI· PROCESSO 
Exp. 3.4 
Esta experiência é dividida cm duas etapas: 
PARTE A: Calibração do Calorímetro 
Registrar o número do calorímetro a ser utilizado na experiência. 
. . Colocar 75 ml de água, medidos cm proveta, no calorímetro isolado com a 
~an~ tennica, tampar e medir a temperatura da água com o tennômetro digital que deve ser 
mserido no orificio da tampa. Esta é a temperatura inicial da água fria e do calorímetro. 
Anotar. 
Colocar 75 mL de água, med idos cm proveta, em um béquer de 100 mL e 
aqu~c~ até 68 ºC, agitando suavemente e controlando a temperatura com tennômetro de 
mercuno. Remover a chama. Aguardar a estabilização da temperatura agitando e medindo a 
te~peratura com o tennômetro digital (sem removê-lo da tampa). Esta é a temperatura inicial 
da agua quente. Anotar. 
Verter a água quente no calorímetro, tampar. e agitar cuidando para não molhar 
a tampa. Controlar a temperatura com o tennômetro digital e anotar a temperatura máxima de 
equilíbrio. 
Resfriar o calorímetro e repetir a operação de calibração mais duas vezes. 
Calcular a Capacidade Calorífica média do calorímetro. 
PARTF: B: Utilizaçã9 do Calorímetro 
C:olocar no calorímetro. previamente cali brado. 100 mL de água destilada e 
medir ~ tempr1 \.im, oc equilíbrio com o ambiente usando o termômetro digital. Anotar. 
✓eriíirar nn rótulo do frasco o grau de pureza do KNO\. Anotar. 
Pesar em papel alumínio uma porção de aproximadamente 5.00 g de KNO} e 
transfe1 ir quantitativamente ao calorímetro. Dissolver nos 100 mL de água. agitando 
cu,JaJosamcn~e para não molhar a tampa de isopor. Observar a variação de temperatura e 
ane,:ru o valor m111imo atingido. 
Repetir todo o procedimento anterior pesando 4.00 g de NaOH, em vidro de 
relógio. 
08S: Neste caso deverá ser anotado o valor máximo da temperatura fi nal 
Calcular o Calor de Dissolução Molar do KN01 e do NaOH. 
VII-DADOS 
PARTE A: 
calorímetro Nº: ____ _ 
Massa da água fria (g) 
Temperatura inicial da água fria+ Calorímetro (ºC) 
Massa da água quente (g) 
r:emperatura inicial da água quente (ºC) 
Temperatura final da mistura (ºC) 
Calor específico da água (J/g. ºC) 
Densidade da água (g/ml ) 
PARTE B: 
Massa de áQua (a ) 
Massa do sólido dissolvido (o ) 
Massa da solucão (g) 
Temperatura inicial da áqua (ºC) 
Temperatura final da solução (ºC) 
Variacão de temperatura (ºC) 
Grau de pureza do reagente (%) 
VIII - RESULTADOS 
PARTE A: 
Capacidade Calorífica do Calorímetro (J/ºC) 
Média (J/ºC) 
PARTEB: 
ó H,_.,,.,, molar tabelado (kJ/mol) 
ó H-.~ ... molar calculado (kJ/mol) 
Erro Absoluto 
Erro Relativo 
Exp. 3.5 
4, 18 
-'• 1 X 4. 18 
1,0 1.0 
'·º 
KNOJ NaOH 
1 
1 
r 
KNOl NaOH 
+ 34,89 
- 44,50 
IX· QUESTIONAR/O 
Exp. 3.6 
• 
e 
1
1) Por que há necessidade de agitar durnnte o processo de dissolução enquanto se 
ontro a a temperatura'! 
2) Por que é recomendável que, no processo de calibração, seja adicionada água 
quente no calorímetro contendo água fria e não ao contr{irio? 
. 3) Considerando a variação de temperatura cm cada caso, classifique o processo de 
dissolução do KNOi e do NaOH cm exotérmico ou endotérmico. Explique. 
4) c;onsiderando as energias envolvidas no processo de dissolução, justifique a sua 
conclusão anterior. 
S) Se O grau de pureza do reagente não fosse considerado, como seria afetado o 
resultado fi nal?. 
6) C ilt' pelo nicn,,c; duas causas de eno. 
- 1 ·, . d· J>·irtc· B devem ser recolhidas para um frasc0 de resíduos. 
7,1 Por que as so uçoo ,1 , • 
Justifique. 
( l 
1\\ J(~{(. 
UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO SULINSTITUTO DE QUÍMICA 
DEPARTAMENTO DE QUÍMICA INORGÂNICA 
QUÍMICA GERAL EXPERIMENTAL - QUl-01-003 
Experiência 
3 
I - TÍTULO: CALIBRAÇÃO E UTILIZAÇÃO DE UM CALORÍMETRO 
li-DADOS 
PARTE A: Calorímetro Nº: __.~-'4~--
Massa da água fria (g) \ e:;_ 
~-
"i'S 
Temperatura inicial da água fria+ Calorímetro (ºC) 
.j-:.,. ~ \ ;.,~ ~ 
Massa da água quente (g) 1-t;; l--S 
Temperatura inicial da água quente (ºC) (') J.. \j 
~i () 
Temperatura final da mistura (ºC) ~2 d '-1 1) 
' Calor específico da água (J/g.ºC) 4,18 4, 18 4, 18 
Densidade da água (g/ml) 1,0 1,0 1,0 
PARTE B: 
KNOl 
Massa de 
Massa do 
Mas 
Te 
Te 
Vari 
Ili - RESULTADOS 
PARTE A: Capacidade Calorífica do Calorímetro (Jl°C) { ~ ~.=\\.\ 1 ~ y '--! ~ 1 
Média (J/ºC) ~ -, _ 1 ~ 
PARTE 8: 
KNO3 NaOH 
ll H,._ __ ..,. molar tabelado (kJ/mol) + 34,89 -44,50 
ll H,._._... molar calculado (kJ/mol) ~-:._ ~. ·,· ~ - ~.1 , 
Erro Absoluto 11 ~ \..\ 3 1. 
Erro Relativo ~ :-."4-'1/_ 
'----°'~' V 
\ ~ • \..\ ) \ ~ ( '-\ ~ ) ~ - 2 ~/~) \. ~ \ ( ~ ~ ' ~ - ~ 
- +5. \.\ 1 \8 \ ~ ~, ~ - ~ :\.) 
S i~~ , \~ç, '--\-\- \~ ,~C..c..~\-:: °':! ~::H:, , ~~ 
C:_~ \ -;: ~ ~ ~ l 4. ~ ~ 1 o(_ 
~S · '--\ , \~\ "il 11 -:r~,~) \. C.c~\ ( "-\l ,')- cJ ~/J ) -:: 
-l-s. ~.\'? (~~ ,~ - G~) 
S3i~ ,)?~--\- ~~ ~c...c.c.\ 
c<.o.. \ ~ ~-ai'-\ '8 'S \-)e. 
-\0 0. '-\ 1 ~~ \ -\~ -s - ~ :l 1 ~) 4- ~\)~ 1 H ( 1 j I s - l ") 'j) :::- - q 
"'"\\ S'\..-, 
~ ~, s.~~ :::. ~ : ~ ~ ,~ 11..\ ~ 
~ ~~ \ 1 ~ i \..\ - 51 
~ ~ - ~'J~,1 o 
~
1A :::. 3~0~~,SJ ()-:: 3ç_, , ci~ '<.: 
J\ex:::i .\..\ ~~\3~, !:)- Jl,~) 4 ~aEil~~c~vl'5- ;i_~ ~) - -9,.~,S'.:>~ 
~~ :.~ =- - \.\~\.\a'\-\~ ~ 
- '-\~\4~ l'-4(:,~ - '--\ 'õ 
~ ~ - ~() J 
b. ~ -= - 1..\ A 4a \.\ 1 ~ ~ ..:s -= -'--\ \ 1 '\ t S 
Exp. 3.2 
IV - QUESTIONÁRIO 
1) Por que há necessidade de agitar durante o processo de dissolução enquanto se 
controla a temperatura? 
'I 'i .... 
2) Por que é recomendável que, no processo de calibração, seja adicionada água 
quente no calorímetro contendo água fria e não ao contrário? V 
3) Considerando a variação de temperatura em cada caso, classifique o processo de 
dissolução do KNO3 e do NaOH em exotérmico ou endotérmico. Explique. 
fJ•>?OLuc..;-\f:' kNo~. (unon:r..r,,rn c~H>OGV' 
, G 
4) Considerando as energias envolvidas no processo de dissolução, justifique a sua 
conclusão anterior. 
N,. 1)1' nc..... ·"'" ·)C) f<No3 o '-f't.tl'(M<.TPO l r 11.J · ~/J....(tzM A (:.µ._r: ~ 
v>~ 14,-. O~Ck.v'e'O . (_9l),sJ. =- ~. ~ (~t) +- Cc,-,i, lô.'í)) ~ 
/vn ()l>S"ºt...vC,.:n ~ /JCI-OJ.l A <..t,..~.~lt-. <.~::>-'\. 'ª I' Sl.O\.u~~0 f ~$', iJ\. 
~ r \e..., r, , , e t.CI , í~ { ~O•Hº·: - (IYl"l. c.. .{AT]) - ( C.~[~rJ)} 
5) Se o grau de pureza do reagente não fosse considerado, como seria afetado o 
reasultado final?. 
/w,o ~, /\ (ON'C> l"Q"ÇP.,,,,1 ,-J~P ~OW)(.) fc.flJ~ Af:~ "- p),S)W.,~~ 1 ;:,. ~ 
'°' l.J,l\r"vní:Z/', {lc,riCJI.Jt>. f\Fef'M.... O ~" ~ ~Sc0,i.:,ÃO c>C/'I.~ ~C'> ()1) €Nr::,::,-6,, r l ,-tVl 
E:)\Cc,N\ p\.D). 
6) Cite pelo menos duas causas de erro. ( 
~ \.\ló~.>roPI"- Do Na.O\.\ (G.IJ:. t.~ ~ }{)~ M\C'S)-,. 01.:n...~_,,_ A Pt-$f(,t:J"\ \_,,_/ 
Ft.c:. <t'.:M o~ <,Pvo.,. r-o v11)no Q.. rioó<\,to 1 (AvS'M io PM~) ~ O TU-ti nr. 1-V ru;A. 
fl4. •UO.P r l)\;;ço UJ~ :; Oi\1 "()::) À .J.J,,1r\Jir<.1 r~ei ()e CALCP ,M( rr.o. /..n,), 7) Por que as soluções da Parte B devem ser recolhidas para um frasco de resíduos 
,ali Justifique. · 
....