Instituto Politcnico Nacional.

E.S.I.M.E TICOMAN

Ing. Aeronutico

Laboratorio de Fsico-qumico.

Materia: Termodinmica

Practica N 2: Determinacin del calor de combustin de un compuesto orgnico.

Alumnos: Narvez Luis Jos.

Profesor: Ing. Valdez Rodrguez Pedro

Grupo: 3AM3

Fecha de realizacin: 18 de Febrero del 2014

Fecha de entrega: 25 de Febrero del 2014

Objetivo. Determinar el calor de combustin de volumen constante de una sustancia slida usando el mtodo del calormetro.

INTRODUCCION TERICA:

La termoqumica es la ciencia que estudia los cambios trmicos que acompaan las reacciones qumicas, la formacin de soluciones y los cambios fsicos como la fusin o la evaporacin.

Los calormetros adiabticos se basan en introducir una muestra de sustancia de peso conocido dentro de un recipiente de metal, en donde esta se quema con exceso de oxgeno, manteniendo el recipiente sumergido en una cantidad medida de agua, todo ello aislado trmicamente por una chaqueta adiabtica y por observacin del aumento de temperatura del agua y conociendo la capacidad calorfica del calormetro se calcula el calor de combustin de la sustancia.

La reaccin global que se realiza es:

CnH2n-2+O2 (g) (exceso) nCO2 (g)+H2O (v)+Q (1)

El calor generado en la reaccin se puede calcular realizando un balance de calor:

Qr=Qb+Qs (2)

Dnde:

Qr-Es el calor generado por la reaccin de combustin.Qb-Calor absorbido por el calormetro.Qs-Calor absorbido por la solucin

Dnde:

Qb-Mb Cpb (Tr- Ti). (3)Qs-Ms Cps (Tr-Ti) (4)Ms-Masa de la solucin finalCps-Calor especifico de la solucinTr-Temperatura final de la solucinTi-Temperatura inicial de reactivos y calormetro

El calor generado durante la combustin se puede obtener como resultado de realizar un balance trmico:

Qs combustible+Q3+Q4=Q1+Q2... (5)

De donde el calor de combustin molar a volumen constante se obtiene:

.. (6)

Dnde:

QVcombustible - Calor de combustin molar del combustibleQ1-Calor absorbido por el calormetroQ1=K calormetro (T2-T1) (7)

Q2-Calor sensible absorbido por el agua de la cubetaQ2=m H2O Cp H2O (T2-T1) (8)

Q3-Calor generado en la formacin de HNO3Q3=n HNO3 formado Hr HNO3 acuoso. (9)

Q4=Calor generado por el alambre fusible al quemarseQ4= (Longitud del alambre quemado) X (calor de combustin del alambre). (10)

m-Peso molecular del combustiblen HNO3-Moles de HNO3 formado como consecuencia de la oxidacin del N2 presente en el aire.

K calormetro=2426 cal/gr molHr HNO3 acuoso=13800 cal/gr molCapacidad del alambre=2.3 cal/cm(T2-T1)-Diferencias de temperaturas en la combustin

Calor de combustin: Es la razn entre la cantidad de calor (Q) que suministrada por determinada masa (m) de un combustible al ser quemada, y la masa considerada.

El cido benzoico es un cido aromtico, cuya frmula molecular es C6H6-COOH, es un cido carboxlico, que posee un grupo carboxilo que se encuentra unido a un anillo fenlico. En normales condiciones, el cido benzoico se encuentra en estado slido, sin color y con un caracterstico, pero ligero olor. No es muy soluble en el agua fra, pero en cambio, su solubilidad es muy buena en el agua caliente o tambin, en disolventes de tipo orgnicos.

DESARROLLO EXPERIMENTAL:

Materiales:

Reactor (pastilla, resistencia). Cubeta (reactor). Calormetro. Termmetro Elctrico. Fuente de poder. Resistencia de Tungsteno. Tanque de Oxgeno. Indicador Fenolftalena. Matraz.

Reactivos:- Agua Destilada (2 L).- 1g. de cido Benzoico (C6H6COOH).- Carbonato de sodio (Na2CO3).

Procedimiento:

1) Se desmonta el calormetro de la siguiente forma:

2) En la cubeta del reactor y se coloca 2 L de agua destilada, homogeneizarla y medir la temperatura (20.670 C)

3) Se abre el reactor, con 1 g de cido Benzoico (C6H6COOH) se hace una pastilla y cortando 10 cm de Tungsteno (resistencia) se colocan como lo muestra:

4) Se cierra el reactor y con el tanque de oxgeno se conecta ejercindole una presin de 30 atm. El reactor debe de estar hermtico.

5) Ya metindole presin al reactor se coloca dentro de la cubeta y monta todo el calormetro. De la fuente de poder se acciona el botn y la rueda del calormetro empieza a girar y el calormetro empieza a funcionar.

6) Con el calormetro en funcionamiento medir la temperatura hasta que se mantenga constante, se registra la temperatura (22.860 C) y finalmente se quita el termmetro.

7) Se desmonta nuevamente el calormetro y el reactor se abre nuevamente para observar lo que sucedi.

8) Se agrega carbonato de sodio (Na2CO3) con una solucin de 13.2 ml en un matraz, despus se le agrega poco a poco el indicador de fenolftalena y se tiene que estar agitando el matraz, hasta que el color del Na2CO3 cambie completamente a fushia y sea constante.

Clculos y resultados:

Datos obtenidos.

1. Calor absorbido por el calormetro. Donde:

2. Calor sensible absorbido por el agua de la cubeta. Donde obtenido de tablas para el agua.

3. Calor generado en la formacin del HNO3. Donde Densidad del cido ntrico = 1.51 g/cm3

Masa molecular del cido ntrico= 63.01 g/mol

4. Calor generado por el alambre.

Donde

5. Calor de combustin molar a volumen constante. Donde m= masa del cido benzoico; M= 122.12g/mol

6. Calculo de la entalpa.

7. Balanceando la ecuacin.

Donde T=25C

Secuencia grafica de la practica (parte de izquierda a derecha)

Conclusin: En sta prctica pudimos observar el fenmeno de punto de fusin, cmo y qu es lo que se determina con l. A travs de las muestras y lecturas tomadas pudimos comprobar la informacin que nos da la introduccin, si es pura o no nuestra muestra de cido benzoico. No es posible ser perfectos en la medicin ya que fue la primera vez que hicimos stas muestras, solo es una estimacin a la informacin.