Experiência 4

Prévia do material em texto

UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO SUL 
INSTITUTO DE QU{MICA 
DEPARTAMENTO DE QU/MICA INORGÂNICA 
QU{MICA GERAL EXPERIMENTAL - QUl-01-003 
1- TITULO: LEI DE HESS 
li - OBJETIVO 
Verificar a Lei de Hess através de processos exoténnicos. 
Ili • INTRODUÇÃO 
Experiên~ia 
4 
A Tennoquímica é a parte da Termodinâmica que se ocupa com as 
consequências do 12 Princípio da Conservação de Energia, quando aplicada aos processos 
e às reações químicas .. 
O principal objetivo da termoquímica é a dctenninação da variação de 
ENT ALPIA (~H) de reação, importante grandeza relacionada com o 12 Princípio. 
Quando ocorre uma reação química. as ligações que existem entre os 
átomos e as moléculas dos ·reagentes são rompidas e novas ligações ocorrem. surgindo 
outras combinações atômicas que originam o~ prc,dutos. 
Para que as ligações sejam rompidas, é necessário que o sistema absorva 
energia na forma de calor e, para que outras ligações sejam fonnadas, o sistema libera 
energia, também na fom1a de calor. Assim, se a quantidade de calor absorvida pelo 
sistema durante o processo químico for maior que a liberada, o resultado líquido da 
variação de energia será "absorção de calor" e este processo é dito ENDOTÉR~ HCO (se 
dá com absorção de calor). De outra fon11a, se a quantidade de calor abson ida rdu 
sistema for menor que a liberada, o resultado líquido de variação de energia cii •rante o 
processo será "liberação de calor" e este processo é dito EXOTÉRMICO (:.~· · .. 1 ..:om 
liberação de calor). 
Esta quantidade líquida de calor liberada ou absorvida durante <.· process,., 
químico é o "calor de reação", um calor latente que corresponde à diferença entre a 
energia potencial das ligações intcratômicas existentes nas moléculas dos pmdutos e a 
energia potencial das ligações intcratômicas existentes nas moléculas dos reagentes, 
incluindo também a diferença de energia potencial que corresponde à diversidade dos 
estados de agregação dos produtos existentes. 
O calor de reação, medido à pressão constante é igual à variação de entalpia 
do processo (11H). 
/ili = lf~ 
Exp.4.2 
. Assim, a variação de entalpia (AH) durante um processo químico é a 
diferença de entalpia entre produtos e reagentes por unidade de reação num sistema a 
P~essão constante e é avaliada pela quantidade de calor liberada ou absorvida por este 
sistema. 
O calor de reação é medido em função da variação da temperatura que ocorre 
durante a reação dentro de um calorímetro. Para um processo que ocorre em solução 
aquosa, pode-se dizer que o calor absorvido (ou liberado) pelo processo é igual ao calor 
perdido ( ou absorvido) pelo calorímetro e a solução. Então, são usadas as relações: 
q,olu(lo = m.,.1açlo•CIOlu(lo•AT 
qulorf-lro = e. AT 
Logo: 
Onde: 
qp,_.,. = quantidade de calor absorvido ou perdido pelo processo, expresso 
cm joules ou calorias; 
m,.,.(1. = massa da solução em gramas; 
c,o1aç1o = calor específico da solução, em J/g .ºC ou cal/g .ºC; 
T = variação de temperatura. 
C = Capacidade Calorífica do calorímetro 
Se a solução é diluída, pode-se considerar que c<01uç30 :::: c ,8.., e que a 
densidade da solução :::. densidade da água (l g/mL) sem erro apreciável. 
No caso des··t experiência, o calorímetro é o mesmo que foi calibrado 
anterionnente. Assim, q, • .,, .. ,.,,. representa o calor absorvido (ou perdido) pelo conjunto: 
Bequer + tampa + termóm ..:tro. Observa-se que não está sendo considerado o calor 
liberado (ou absorvido) pelo processo e absorvido (ou perdido) pelo meio amhientc. 
Para aplicar a relação acima é preciso utilizar o valor de "C', previamente 
determinado. 
Nesta experiência, você vai verificar a validade da Lei de Hess através de 
três processos exotérmicos: 
1) NaOH(l1 ➔ Na0H1.q1 
2) NaOHc,1 + HCl1,q) ➔ NaCl<•q> + H20m 
3) NaOH, .. 11 + HCI1.q1 ➔ NaCl11q> + H20,,1 
Exp.4.3 
1 
A Lei de Hess nos diz que a entalpia é uma função de estado do sistema e, 
como tal, não depende dos estados intermediários pelo qual passa o sistema durante uma 
transformação química, mas só depende dos estados inicial e final , ou seja: 
"0 calor absorvido ou liberado, a pressão constante, para qualquer 
modificação química é o mesmo, qualquer que seja o caminho pelo qual ª 
modificação ocorra". 
Assim, você vai, experimentalmente, avaliar o calor molar de reação para 0 
primeiro, segundo e terceiro processos. Sornando os valores do primeiro e terceiro 
processos, você verificará que coincide com o resultado experimental do segundo 
processo, pois é a soma dos dois anteriores. 
Portanto: 
IV - MATERIAL 
MATERIAL 
- O 1 Béquer de 400 mL com tampa, 
envolvido com a manta isolante 
- OI Proveta de 100 ml 
- OI Termômetro digital 
- O 1 Espátula de porcelana 
- OI Vidro de relógio 
V· PROTOCOLO DE REAGENTES 
RHAGENTES 
- Solução de HCI I mol/L 
- Solução de NaOH I mol/L 
- NaOH sólido 
Pesquise e apresente um breve comentário sobre oc:; aspec. ,s tóxicos (; 
cuidados de manuseio dos seguintes reagentes: 
• Hidróxido de Sódio p.a. 
Exp.4.4 
VI - PROCESSO 
Esta experiência utiliza O calorímetro que foi calibrado na sessão de \aboratório 
realizada na semana anterior e é dividida cm três etapas: 
A) Dissolução do NaOH sólido tta ág1ta 
Coloque no calorímetro l 00 mL de água destilada e meça com tennômetro 
digital a temperatura de equilíbrio com o ambiente. Anote-a. Pese aproximadamente 
4,00 g de NaOH cm lentilhas. Dissolva nos l 00 mL de água, agitando cuidadosamente e 
anote a temperatura máxima. Resfrie o calorímetro. 
B) Reação de HC/C!Jl com NaOH!!l 
Coloque no calorímetro 100 mL de IICI 1,0 mo\/L. Meça com termômetro 
digital a temperatura de equilíbrio com o ambiente. Anote-a. Pese aproximadamente 
4 ,00 g de NaOH cm lentilhas e dissolva nos \ 00 mL de HCI. Agite cuidadosamente e 
anote a temperatura máxima. Resfrie o calorímetro. 
C) Reação do HCIC!,l com NaOH~ 
Coloque no calorímetro 75 mL de NaOH 1,0 mol/L. Meça com termômetro 
digital a temperatura de equilíbrio com o ambiente. Anote-a. Na proveta de 100 mL, 
coloque 75 mL de HCI 1 ,O mol/L e meça a temperatura com termômetro digital. 
Adicione-o ao calorímetro com NaOH. Agite cuidadosamente e anote a temperatura 
máxima. 
, 
E,cp.4 .S 
VII - DADOS 
N• do-Calorimcrro: ___ _ 
Capacidade Calorífica Média do Calorímetro: _ ______ _ 
1! Processo 2! Processo 3! Processo 
Tinicial de eouilibrio f•C) 
T máxima (•Cl 
Varia,..ão de lemoeralura (a\ 
Massa da sofut"ão (o) 
e da solucão iJ/o.ºCl 4 ,18 4, 18 4,18 
VIII - RESULTADOS 
Valores Teóricos 
LlH, •. 44,50 kJ/mol 
LlH,., •. .. 57,68 kJ/mol 
LlH, . . + LlH,-,. 
- - -----
LlH,.-
- 102, 18 kJ/mol 
Erro absoluto 1 
----
Erro oercentual (% \ 1 
Erro absoluto 2 
-
Erro oercentual <%) 2 
Erro absoluto 3 
---··----
Erro oercentual (% l 3 -
-- -
08S: os crTos devem ser calculados comparando: 
1 - /J.H, """""º"'· com AH, k"<• 
2 - (tlH, + /J.H1),."".,,..,""'· com ,\li).,,..,. .. 
3 - (ó/1, + Mi,),."'"""'"' com AI!:""'"""""' 
Exp. 4 .6 
IX· QUESTIONAR/O 
1) Demonstre a Lei de l lcss através do equacionamento das equações quimicas. 
2) Não se esperaria que a dissolução de um sólido absorvesse calor? Como se 
explica o efeito e.\oténnico na dissolução do NaOH sólido? 
3) Cite duas causas de erro. 
4) Explique por que: 
a) As soluções rcsultan1cs da Parte B e da Parte C podem ser descartadas na pia. 
b) O mesmo procedimento n,io pode ser fei to com a .solução resultante ua Parte A. 
UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO SUL 
INSTITUTO DE QUÍMICA Experiência 
DEPARTAMENTO DE QUfMICA INORGÂNICA 
QU{MICA GERAL EXPERIMENTAL - QUl-01-003 
I - TÍTULO: LEI DE HESS 
li-DADOS 
N2 do Calorímetro: ~ 4 
-~-
4 
Capacidade Calorífica Média do Calorímetro: _1....:....a==6- ~_,_~,....._ __ _ 
12 Processo22 Processo J!? Processo 
T de equilíbrio (ºC) ~.s t '-\ \ >o 
T l'flÉUEiffie DJ1 e, 41. (ºC) ::L,(..t> \ 1-;:- ., 
Massa da solução (g) h~4 ai ~ O'-\ ~ 0 
e da solucão (J/g.ºC) 4,18 4,18 
Ili - RESULTADOS 
ll.H18XP - ~ \, ~ ~ "- ~ \ (1-, u \ 
/1H3.- - '-\b,\\v \ 
' 
ll.H, ~.., + ll.H36.P - '88 - ~ \( ~,("( \ 
ll.H2ex0 - ~a~ --' -\ ~), 1-.. \\ 
Erro absoluto 1 - '!"' ~ ~ 
Erro percentual (%) 1 t:._ ~-:1. 
Erro absoluto 2 o.~"" 
Erro percentual (%) 2 o' .'.) ~ 
Erro absoluto 3 \ ~ :: ? 
Erro percentual (%) 3 \ ... , e 
OBS: os erros devem ser calculados comparando: 
1 - Mf1 ..,,..,mcn1a1, com Mf2 -
2 - (Mf, + t:J/1)upcn,-,i.J• com t:J/2~0 
3 - (6.H, + ll.H1)c1pcn..-..1 com t:J/2npenmmal 
,v.u I J 
~i~,js ~ 
~ .... º ,O 
4,18 
Valores Teóricos 
- 44,50 kJ/mol 
- 57,68 kJ/mol 
- 102, 18 kJ/mol 
V 
1 !';.\\, - Ccc.\. ~\ \. =c.. t:::.' 
--l\\\ '\ -::- i~ t\ . ( ~ ? 2.'l,~) \- ~~ ~ 
1 
0 + · L-\ 
1 
~8' · '-'" 1 ..__ ., ) 
- ~\\ \ 8 ~'8 1 'à-""\- ~ ~'-\ :>'-=, 1 '° 
~ \\ \ := - ~a_':\ \...\ ) :&+ ~ 
~\\ \ ::- - ~ '2_ ':\ '--\)~':\ ~ 1 _\ - \.\ ~ ~ ' ~0 l ~ ~ \ fy\0\ 
' b I i ó e) ~,.) \ 1 
to, 1.\ \ :e - '-Ü ' 'fri " ~ \ tv--<:, \ '-1 u \) - \ ""-:::, \ 
'--\,(J1t - ""' 1 1 \ 
\\ '.::_ () 1 ~ C) º- t,'\ .::)) 
--h\-\.2_.::::\\)~ ,{{('---\\,~-~~ .~) -\-1CJ~ \\J \.\ A0(u~ _ \ 
1 ., J . \ ~ · '\ 1 lo ')_;;)_ I <. ) 
- t. ~\. 2 :: -1 c::i~ a I s ~ + ~ '-' \..\ ~ , G:, ~ 
- ~\\ ~ = \(:)~()_:) ,Q...A "S 
ª 1-\aJ...-;..~Q\ 
~ \\ ~::: - \ () ;)_ ... , \..\ A , o-t ~ \ «- 0 \ 
~ ~ i ~ - \\J} ,\..\ '...\ \e s \ ('\,;:j 
~ 1 ~º1 - (\ ~ 
C\~-= o,~º';,)_ -s C'r\u\ 
-h~'3-~~,~~(:i..-s> ,-.2:S/.lt))~~So.'-\,\~ (~~ -.;)._\-2~) 
1 
- ~~ ~ .:::- õw '--\ / (j~ ~ .2-::, ,~ /~'S 
t . .\-~3: - ~~~ ~ > ~ ~ :s = - ~~ ~ ~(;.), :t -s 1~.::)\ 
~,~'" t-~ ~a\ 
~\\ ~ -=- - 1.h,, \.\ r -s \<"<- ~ \ 
IV - QUESTIONÁRIO 
Exp. 4.2 
1) Demonstre a Lei de Hess através do equacionamento das equações químicas. 
2) Não se esperaria que a dissolução de um sólido absorvesse calor? Como se 
explica o efeito exotérmico na dissolução do NaOH sólido? 
A Al;~P..rt,D Ol i..A.l~ o(c:tHl,, v"' I.\JI rt.S. 01~sc-L...,~üt·~ , /vi.A'-.,., f:.o 1v1::. Do 
No-OH, A~ titl:11(;R.ólf\> r>f\ Sotv,.íA~c t..M f;f-,,CJ...&/.A /2.cTJ cvt.AR.. ( .v1v.KYt... 
(:.N\ MÓl)ll'I-C- oo ~ A, (;.N(.P-G IA l-113~~ N4. SQLVÃ.í~ [:P '1A0JL 
V 
3) Cite duas causas de erro. 
f. A R~scc,PtA ()o f4. ()1-1 J QJ( CAv~,. ~ lvA f:G>A~-
2 • A ~t/'tR.fí...~1v=~ ~Ott..,V.:11CA DO ll\l...oR(µ~ rf)o, ~ (./'WSA ~c."5 ô~ 
4) Explique por que: 
~\. l~'i'~ a) as soluções resultantes da Parte B e da Parte C podem ser descartadas na pia. 
..... >J(o so1...vç.c~<.·~- /\Q./.QS/\> D<.. CLO/U..Tc Dt .$Ól)ro. 
b) o mesmo procedimento não pode ser feito com a solução resultante da Parte A.