Instituto Superior de Engenharia
Engenharia Química
Laboratórios de Engenharia Química I
Calor de dissolução de um sólido
( KNO3 )
Realizado por:
Vera Pereira nº 990542
Módulo 3 Grupo 5
Turma C/D
Data de execução prática: 19/02/2002
Data de entrega do relatório: 26/02/2002
Laboratórios de Química Física e Termodinâmica
Trabalho F
I. Sumário:
O objectivo deste trabalho prático consiste na determinação do
calor de dissolução do nitrato de potássio em H2O a 25.00 ºC,
determinando-se no entanto este valor a 26,36 ºC.
O termograma obtido para o sal aparenta uma grande variação de
temperatura no período de reacção, resultado desta ser endotérmica.
Utilizando uma massa de 0,7046g de nitrato de potássio
dissolvidas em 100,0g água obteve-se o valor de 8,353 Kcal/mol para o
calor de dissolução.
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Laboratórios de Química Física e Termodinâmica
Trabalho F
II. Índice
III. Introdução
1
IV. Descrição experimental
2
V. Resultados experimentais/Calculados
3
VI. Discussão dos Resultados
4
VII. Conclusão
5
VIII. Nomenclatura
6
IX. Bibliografia
7
X. Apêndices
8
A. Material
B. Reagentes
C. Esquema da Instalação
D. Procedimento Experimental
Termograma de uma reacção endotérmica
Apêndice A
de 0.7046g de KNO3 sólido dissolvido em
100.0g de água desionizada
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Trabalho F
Laboratórios de Química Física e Termodinâmica
III. Introdução
O calor de dissolução representa a variação de entalpia que
resulta da formação de uma solução de concentração especificada, a
partir de 1 g/mole do composto, e o número de g/mol de água líquida.
Com estes dados pode calcular-se o calor total de formação de uma
substância dissolvida. [ 3 ]
O estudo da medição do calor de dissolução indica que há dois
calores de dissolução. O calor integral de dissolução e o calor
diferencial de dissolução. O calor integral de dissolução define-se como
o valor absorvido ou libertado quando uma mol de soluto se dissolve
numa quantidade adequada de solvente para obter uma dissolução de
determinada concentração. O calor Diferencial de dissolução pode-se
∂(∆H )
representar matematicamente por
, e define-se como calor
∂n
absorvido quando uma mol de soluto se dissolve numa quantidade de
dissolução tal que não produza modificação apreciável da concentração.
Quando
duas
ou
mais
substâncias
puras
são
misturadas
formando um gás ou uma solução líquida, observa-se, com frequência,
absorção ou evolução de calor no acto da mistura. Tal solução seria
denominada uma solução real. O calor total de uma mistura deve ser
determinado experimentalmente, porém pode ser obtido de resultados
experimentais tabelados, caso estes dados sejam disponíveis. A este
tipo de variação de energia foi dado o nome de calor de solução
,quando uma substância dissolve outra (calor de dissolução); e também,
existe o negativo do calor de solução, o calor de separação, para uma
substância que segregue de uma solução.
Os calores de solução são de certo modo, semelhantes aos
calores de reacção, pelo facto de a variação de energia ocorrer devido a
diferenças entre as forças de atracção das moléculas de solvente e do
soluto. É claro que estas variações de energia são muito menores do
que as que ocorrem na clivagem e formação de ligações químicas.[ 1 ]
VALOR TABELADO: Calor de dissolução do Nitrato de Potássio a 25ºC =
8.349Kcal/mol (Tabela 29 [ 3 ]).
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Trabalho F
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IV. Descrição experimental
A. Material
Balança analítica 0,0001 g
Balança
Calorímetro de dissolução (Parr 1451)
Registador
Água desionisada
B. Reagentes
Nitrato de Potássio
C. Esquema da Instalação
Legenda:
B
A - Calorímetro
B – Agitador e suporte
A
C
de sólido (KNO3)
C - Registador
D. Procedimento Experimental
De
acordo
com
o
manual
de
Laboratórios
de
Termodinâmica, não se realizando alguns itens:
•
Não
se
standartizou
o
calorímetro
para
a
determinação da energia equivalente (e).
•
Não se determinou o calor de dissolução do sulfato
de sódio em solução de cloreto de bário hidratado.
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Trabalho F
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VI. Discussão de Resultados
O valor obtido para o calor de dissolução do Nitrato de Potássio
em H2O, a uma temperatura de 26,36 ºC foi de 8,353 Kcal/mol. O valor
tabelado para esta solução é de 8,348 Kcal/mol, mas a uma temperatura
de 25 ºC. Podemos, contudo comparar estes dois valores porque a
diferença entre a temperatura a que foi realizada a experiência e a
temperatura correspondente ao valor tabelado não é significativa. No
entanto se esta diferença fosse maior, poder-se-ia efectuar uma
correcção para que fosse possível comparar o resultado experimental
com o resultado teórico, sendo assim: ∆H = ∆Hs
26 , 36
0
∫ CPdT
, ou seja, ao
25, 00
calor de dissolução a 25 ºC somar-se-ia o calor de dissolução
correspondente ao aquecimento da solução de 25 ºC par 26,36 ºC. É de
referir que este Cp é um Cp da solução de Nitrato de Potássio.
Como, após pesquisa bibliográfica não encontramos dados
relativos à capacidade calorífica função da temperatura, não foi possível
proceder ao cálculo desta correcção.
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Trabalho F
VII. Conclusão
O trabalho correu conforme o esperado na medida em que os
objectivos propostos foram atingidos.
Podemos então concluir que o calor de dissolução do Nitrato de
Potássio em H2O a uma temperatura de 26,36 ºC é de 8,353 Kcal/mol.
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VIII. Nomenclatura
Ti
Temperatura inicial
[ ºC ]
Tf
Temperatura final
[ ºC ]
∆Tc
Variação da temperatura
[ ºC ]
T.063
Temperatura do ponto 0.63R no termograma
e
Energia equivalente do calorímetro sub. Padrão [ cal/ºC ]
e’
Energia equivalente do calorímetro vazio
Q
Energia envolvida
[ cal ]
Entalpia trocada
[cal/g]/[cal/mol]
∆HT
[ ºC ]
[ cal/ºC ]
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Trabalho F
IX. Bibliografia
[ 1 ] HIMMELBLAU, M. DAVID, Engenharia Química Princípios e
Cálculos, Editora Prentice – Hall do Brasil 4ª Edição, Rio de Janeiro,
1984; Pág. 322, 323.
[ 2 ] Laboratórios de Engenharia Química – Manual de Laboratório,
Departamento de Química, Instituto Superior de Engenharia do Porto,
Porto.
[ 3 ] HOUGHEN, A. Olaf, WATSON, M. Kenneth, RAGATZ, A. Roland;
Princípios dos Processos Químicos – I parte – Balanços Materiais e
Energéticos; Livraria Lopes da Silva – Editora, 1984; Pág. 336, 337.
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Trabalho F
X. Apêndices
Apêndice A – Termograma de uma reacção endotérmica de 0,7046g de
KNO3 sólido dissolvido em 100,0g de água desionizada.
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Trabalho F
V. Resultados experimentais / calculados
Determinação do calor de dissolução de um sólido (nitrato de
potássio), em água:
m (KNO3)
= 0,7046 g
R
= 12,3 cm
0,63 R
= 7,75 cm
Tf
= 26,19 ºC
Ti
= 26,67 ºC
m (H2O)
∆Tc
•
= 100,0 g
= - 0,4800ºC
Cálculo Energia Equivalente:
m ( Tris )
= 0,5017 g
m ( Hcl )
= 100,00g
[ Hcl ]
= 0,100 N
∆Tc
= 0,244 ºC
T0,63R
= 24,301ºC
QE
= 0,5017 [ 58,738 + 0,3433 ( 25 – 24,301 ) ]
= 29,589 Cal
Energia Equivalente ( e )
e=
29,589
Q
!e=
= 121,27 Cal / ºC
0,244
∆ Tc
e’ = 121,27 – ( 100,00 ) ( 0,99894 )
e’ = 21,38 Cal / ºC
Cp ( H2O ) = 4,18 Kcal ( Kg . K )
T = 300K
P = 1 bar
e = e’ + (100,0 ) ( 0,99904 )
e = 21,38 + 99,90
e = 121,28 Cal / ºC
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Trabalho F
Calor Dissolução do Nitrato Potássio em H2O:
∆HT = -
Q
M
∆HTc = -
Q = ∆ Tc
(− 58,22 )
0,7046
e
Q = - 58,22 Cal
! ∆HTc = 82,62 Cal / g a 26,36 ºC
∆HTc = 82,62*101,10
∆HTc = 8,353 Kcal / mol a 26,36 ºC
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