Fisicoquímica Trabajo Práctico 1

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Fisicoquímica Trabajo Práctico 1 Calor de descomposición del agua oxígenada H 2 O 2 ½ O 2 + H 2 O ΔH r
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    19-Jan-2016
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Calor de descomposición del agua oxígenada H 2 O 2 ½ O 2 + H 2 O Δ H r. Fisicoquímica Trabajo Práctico 1. Estudia el calor, el trabajo, la energía y los cambios que estos provocan en los estados de los sistemas. - PowerPoint PPT Presentation

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  • FisicoqumicaTrabajo Prctico 1Calor de descomposicin del agua oxgenada

    H2O2 O2 + H2O H r

  • TermodinmicaEstudia el calor, el trabajo, la energa y los cambios que estos provocan en los estados de los sistemas.La termodinmica de equilibrio se enfonca en las propiedades macroscpicas de un sistema que se encuentra en equilibrio.Existen varios tipos de Equilibrio: Mecnico, Material, y Trmico.Algunas propiedades como el volumen, la temperatura, la energa interna y la entalpa son funciones de estado.

  • Objetivo del trabajo prcticoDeterminar la entalpa de reaccin de la descomposicin del agua oxigenada.

    Que es la entalpa?

    H = U + PV

    Si P = cte, entonces H = QP

  • Equilibrio TrmicoCuando interaccionan dos sistemas con temperaturas diferentes el equilibrio trmico se alcanza a la temperatura final Tf cumpliendo con la siguiente ecuacin:q = m1 C1 (Tf - T1) = - [m2 C2 (Tf T2)]

    T2 > T1

  • Equilibrio Trmico

    100 ml H2O T2i = 50C200 ml H2O T1i = 20CTf?

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  • Equilibrio Trmicoq = m1 C1 (Tf - T1) = - [m2 C2 (Tf T2)]

    Tf = m1C1T1+m2C2T2 m1C1+m2C2

    Tf = 30 CCH2O = 1 cal/g C

  • Equilibrio TrmicoEl calor (q) se puede calcular midiendo de forma experimental la Tf que alcanza el sistema.

    Medicin de Temperatura: Termmetro: cambio de volumen del mercurio. Termistor: cambio en una resistencia elctrica. Termocupla: cambio de potencial entre 2 metales. Pirmetro ptico: cambio en la emisin de luz.

  • Entalpa de reaccinLa entalpa de una reaccin puede calcularse a partir de los valores de entalpa de formacin de reactivos y productos. LEY DE HESS

    aA + bBcC + dD

    Hr = (c HfC + d HfD) (a HfA + b HfB)

    Hr = i Hfi

  • Entalpa de reaccinH2O2 1/2 O2 + H2O

    Hf H2O(l) = -285.83 kJ/molHf H2O2(l) = -187.78 kJ/molHf O2(g) = 0HrH2O2 = (-285.83) (-187.78) kJ/mol

    Hr = -98.05 kJ/molHr = -23.45 cal/molEs una reaccin exotrmica

  • CalormetrosExisten distintos tipos de calormetros: Volmen constante (U = qV). Presin constante (H = qP). Volmen y Presinconstante (U = 0).

  • Sistema de estudioEntornoDescripcin del sistema: Sistema cerrado. Paredes adiabticas. Presin constante.H = QP = 0

  • Sistema de estudioEsquema del uno de los equipos a utilizar.

  • Medicin de TemperaturaCurva de calibracin para la termocupla.

  • Sistema de estudioReactivos H1Productos+ +CalormetroCalormetro

    H2 H3Productos+CalormetroT1T2

  • Sistema de estudioH1 = n Hr Entalpa de reaccin molar, T1H2 = QP = 0 Entalpa de reaccinH3 = (mC + K) T1-2 Enfriamiento de productos y calormetro, T = T1-T2

    H1 = H2 + H3

    n Hr = QP - (mC + K) T2-1

    Hr = - (mc + K) T2-1 n

  • Sistema de estudioPara calcular Hr necesitamos determinar: Nmero de moles de H2O2 agregados. Constante del calormetro. Diferencia de temperatura producida por la reaccin.

  • Titulacin de agua oxgenadaTitular una dilucin 1/100 de agua oxgenada ~100V con permanganato de potasio 0.1N.2 KMnO4 + 5 H2O2 + 3 H2SO4 2Mn SO4 + 5 O2 + 8 H2O + K2SO4

    Mn+7Mn+25eq/mol2O-1O202eq/mol

  • Titulacin de agua oxgenadaEl agua oxgenada es ~100V, 1L de solucin libera ~ 100L de oxgeno.Si suponemos que el oxgeno se comporta idealmente en CNPT, 1 mol ocupa 22.4L.Sabiendo que 1 mol de H2O2 se descompone en mol de O2...Cal es la concentracin molar del agua oxgenada? Y la concentracin normal?

  • Titulacin de agua oxgenadaCon el valor terico de concentracin de agua oxigenada podemos calcular el volumen de permanganato que esperamos gastar en la titulacin. Cal es?Se deben titular (por triplicado) 10 mL de una dilucin 1/100 de agua oxgenada, con el agregado de 10 mL de cido sulfrico. Calcular el valor promedio y su desvo estndar.

  • Determinacin de KAgregar 200 mL de agua a temperatura de ambiente en el calormetro, cerrar el sistema y dejar estabilizar la temperatura.Agregar 300 mL de agua caliente (medir antes la temperatura).Registrar el cambio de temperatura hasta que el sistema llegue al equilibrio.Calcular la temperatura final terica, si K=0 y comparar con el valor experimental.

  • Determinacin de KCmo determinamos el valor experimental de temperatura final?

    Tf = 1.722 mV

  • Determinacin de Km1C1 (Tf T1) + m2C2 (Tf T2) + K(Tf T1) = 0

    K = - [m1C1(Tf T1) + m2C2 (Tf T2)](Tf T1)

    Ejemplo: m1 = 200 g, T1 = 21.075 C m2 = 300 g, T2 = 61.5 C

    Tf = 43.05 CK = 51.9 cal/C

  • Determinacin de HColocar el agua oxgenada, buffer y agua en el calormetro. Cerrarlo y dejar estabilizar.Agregar la enzima Catalasa.Registrar los cambios de temperatura y de volmen de oxgeno liberado.Calcular la temperatura final terica considerando que K=0, [H2O2]= terica y Hr = terico. Comparar con el resultado experimental.

  • Determinacin de HCmo obtener el valor experimental de temperatura final?

    Tf = 1.242mV

  • Determinacin de H25 mL de H2O2 9M (0.225 moles)m = 510.1 g K = 51.9 cal/CTr = 8.5 CHr= -(510.1g x 1cal/gC x 51.9cal/C)x8.5C 0.225 molHr= -21.5 Kcal/molCalcular el error porcentual para comparar el valor experimental de entalpia molar de reaccin con el valor terico.

  • ResultadosCompletar la siguiente tabla:

  • ConclusionesLa concentracin del agua oxigenada es la esperada? Porqu se realiza esta determinacin? Porqu se usa un medio cido para la titulacin?La constante del calormetro K obtenida es coherente? El calormetro pierde calor? Esto influye significativamente en los resultados experimentales?Cmo se sabe si la reaccin se complet? Porqu se usan la densidad y el Cp del agua? El calor de reaccin molar obtenido es similar al terico? Si hay diferencias, a qu se deben?