Relatório da prática calor de mistura

Relatório da prática calor de mistura

UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA QUÍMICA – DEQ

QUÍMICA INDUSTRIAL

Quarto Relatório de Laboratório de Físico-Química

Calor de mistura

Professor: Luciano Costa

Aluna: Larissa Ciro Souza

Curso: Química Industrial

Recife, Abril de 2011

1.0 . Introdução

A interação entre componentes químicos normalmente resulta em variações de energia, podendo ceder ou receber calor para o ambiente. A quantidade de calor transferido é um parâmetro importante para caracterização de determinados processos ou substâncias, por exemplo, para calcular o calor de uma reação ou estimar a capacidade calorífica de um composto

2.OBJETIVO GERAL

Esta prática teve como objetivo estudar o calor liberado na mistura de duas substâncias polares.

2.1.OBJETIVO ESPECÍFICO

Com o acompanhamento das variações de temperatura, espera-se determinar a capacidade calorífica de um calorímetro, os calores integral e diferencial da mistura de diferentes proporções de clorofórmio e acetona.

3.PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

3.1.Material utilizado

  • Frasco de Dewar de 500mL

  • Termômetro de 0 a 50°C (±0,1 °C

  • Clorofórmio

  • Acetona

3.2. Procedimento

Determinação do calor de mistura

Colocou-se no calorímetro, consecutivamente, misturas de acetona e clorofórmio com as frações mássicas variando de 0,1 a 0,9. Mediu-se a cada dez segundos suas temperaturas, acompanhando sua evolução temporal antes e depois da mistura.

4.RESULTADOS E DISCUSSÃO

A capacidade térmica da mistura (Cmist) foi calculada de maneira aproximada para cada valor de fração molar de acetona (XA), utilizando a relação a seguir:

Cmist = mA.cA + mC. cC

Para calcular o calor liberado durante o processo de mistura, calcula- se o calor “absorvido” pelo sistema, teoricamente adiabático, para elevar sua temperatura. Como o sistema é formado pela mistura acetona-clorofórmio e pelo calorímetro, a capacidade caloríficado sistema é dada por:

Csist = Cmist + cC

Assim, o calor integral de mistura de acetona e clorofórmio é dado por:

∆H = Csist . ∆T

n

tabela 1:

fração molar

 

 

 

 

 

clorofórmio

acetona

Temp.inicial

Temp.final

ΔT °C

Cmist = mA.cA + mC. cC

H = Csist . ∆T

n

0,1

0,9

30,5

34,0

3,5

0,501

2,5935

0,2

0,8

30,0

35,0

5,0

0,472

3,56

0,3

0,7

30,0

38,0

8,0

0,443

5,464

0,4

0,6

31,0

40,0

9,0

0,414

5,886

0,5

0,5

30,0

39,0

9,0

0,385

5,625

0,6

0,4

29,0

40,0

11,0

0,356

6,556

0,7

0,3

31,0

40,0

9,0

0,327

5,103

0,8

0,2

31,0

37,0

6,0

0,298

3,228

0,9

0,1

30,0

33,0

3,0

0,269

1,527

Com os valores de ΔH, plotou-se o Gráfico 1 em função da fração molar de acetona. A curva foi aproximada por um polinômio de 2º grau, utilizando o Microsoft OfficeExcel©.

Gráfico 1 –Calor integral de mistura em função da fração molar da acetona.

A equação da curva obtida pode ser vista no gráfico. Derivando-a, obtém-se uma equação abaixo para d(∆H), que é usada para calcular o calor diferencial de mistura.

dxa

d(∆H) = -24,747 x 2 xA + 25,799

dxa

5.CONCLUSÃO

Teve-se a oportunidade de perceber que, mesmo sem reação química propriamente dita, existem interações entre compostos que são misturados, o que se reflete em uma variação de energia na forma de liberação de calor.

6.QUESTÕES

1)Substituindo os reagentes pela água e o dimetilsulfóxido, água e dimetilforamida, água e acetona,água e dioxano, em quais casos existiria a formação do composto de adição?

2)Que conclusões poder-se iam tirar comparando as misturas clorofórmio/tetracloreto de carbono, acetona/clorofórmio e acetona/ tetracloreto de carbono na proporção molar 1:1?

*Clorofórmio/tetracloreto de carbono- Mistura em que a entalpia de mistura seria nula ou muito próxima de zero, pois a pesar do clorofórmio ser um composto polar, o o tetracloreto de carbono é extremamente apolar, ou seja, inerte.Assim, a pequena interação intermolecular não seria capaz de gerar variação de entalpia.

* Acetona/clorofórmio- Mistura de dois compostos polares, a dupla ligação do carbono central com o oxigênio proporciona a acetona certa carga negativa, enquanto que a posição dos cloretos na molécula de clorofórmio, confere ao hidrogênio dela ela uma grande carga positiva.Essa diferença de cargas, faz com que as interações intermoleculares entre esses compostos sejam intensas, nessa caso a entalpia de mistura é completamente diferente de zero.

* Acetona/ tetracloreto de carbono- Mistura em que a entalpia de mistura também seria nula ou muito próxima de zero, como já foi mencionado, a acetona é um composto polar, mas o tetracloreto de carbono é extremamente apolar, ou seja, inerte.Assim, a pequena i Mistura em que a entalpia de mistura seria nula ou muito próximo de zero, pois a pesar do clorofórmio ser um composto polar, o o tetracloreto de carbono é extremamente apolar, ou seja, inerte.Assim, a pequena interação intermolecular não gera variação de entalpia significativa.

3) Compare os valores obtidos no gráfico Δh= f(x) e os valores obtidos nas misturas acima.Que conclusões pode-se tirar?

4)Quais os possíveis erros do experimento?

Os erros mais passíveis de ocorrer nesse experimento, seria, a perda de massa de um dos componentes da mistura devido à evaporação, a determinação errônea da capacidade térmica do calorímetro,desconsiderar as interações intermoleculares entre os componentes da mistura, entre outros.

5) Como se poderia provar se o solvente tem influencia ou não nos calores de mistura?

A maneira mais clara de comprovar a influência do solvente no calor de mistura seria realizar experimentos com diferentes tipos de solventes ( fator variável) polares, semi-polares e apolares (inertes) utilizando o mesmo soluto (fator fixo), por fim comparar os valores obtidos e relacionar com a teoria.

6) Os calores de mistura seriam idênticos aos calores dissociação em casos como a diluição do KNO3 em água?

7.REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

Atkins,P.W.,Físico-química.Ed.,7 Oxford University Press.2002

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