CALOR DE NEUTRALIZACIÓN . DETERMINACIÓN DE LAS CONCENTRACIONES DE LAS SOLUCIONES A UTILIZAR

...

M = moles soluto / litros de solución

Implica que, si el biftalato está a 0.1 M, y se utilizaron 10 mL, entonces:

- = moles soluto / (10/1000)

Moles soluto = 0.001 moles de biftalato de potasio.

Estequiométricamente, la reacción se da en relación uno a uno, entre el biftalato y el hidróxido de sodio. Así, si reaccionan 0.001 moles de biftalato, reaccionan 0.001 moles de hidróxido de sodio. Esos 0.001 moles de hidróxido de sodio están en los 0.4, 0.5 y 0.45 mL del volumen que se añadió. Así, se vuelve a aplicar la fórmula de molaridad:

MNaOH = 0.001/VNaOH = 0.001/(0.4/1000) = 2.5 M, y así, sucesivamente, se obtuvieron los datos de la tabla. La verdadera molaridad será el promedio entre esas tres. Por lo tanto, la molaridad es de 2.24 M.

Para averiguar la concentración del ácido clorhídrico, se utilizó, hidróxido de sodio al 2.24 M (recién calculado). Se resumen los resultados en la siguiente tabla.

Tabla 5. Titulación de HCl con NaOH al 2.24 molar.

Titulación

Volumen NaOH (mL)

N rxna

Molaridad HCl

1

4.9

0.010976

1.0976

2

5

0.0112

1.12

3

4.9

0.010976

1.0976

Como la reacción sucede uno a uno, con el hidróxido y el ácido, entonces los moles que reaccionan de hidróxido son los mismos que reaccionan de ácido. Como la molaridad del hidróxido de sodio es de 2.24 M, entonces, en los 4.9 mL, reaccionaron:

2.24 = moles hidróxido / (4.9/1000) = 0.010976 moles de NaOH reaccionaron

Por lo tanto, también reaccionaron 0.010976 moles de HCl. Al añadir 10 mL de HCl, entonces, la molaridad es de:

MHCl = 0.010976 / (10/1000) = 1.0976 M.

Los demás datos de la tabla se obtuvieron de forma similar.La verdadera molaridad, es el promedio. Así, la molaridad es de: 1.11 M

ANÁLISIS: Debido a que ambas reacciones (biftalato de potasio – hidróxido de sodio y ácido clorhídrico – hidróxido de sodio) se daban en un radio uno a uno de forma estequiométrica, también pudo haberse calculado las concentraciones con la relación C1V1 = C2V2. Además, es de notar, que para neutralizar totalmente al biftalato de potasio se requirió no más de 0.5 mL de NaOH; sin embargo, para neutralizar al HCl se requirió casi diez veces más de NaOH. Esto, probablemente, a la altísima acidez que posee el HCl (el biftalato es ligeramente acido).

Si se consideran despreciables los intercambios energéticos entre el calorímetro y el exterior, cuando los volúmenes de las disoluciones se mezclan, el calor liberado por la reacción (moles de reactivo limitante x calor molar de neutralización) es absorbido por el calorímetro y por la suma de productos, disolvente y base en exceso. El reactivo en exceso y los productos son disoluciones acuosas para las que se puede considerar válido el calor específico del agua con Cp=1 +/- 0.003 cal/ (g*°C). Se considera la densidad de 1g/mL, por lo que del balance energético se llega a:

ΔH*n+ΔT*(Cd*m + Cc) =0 (1)

Donde n es el número de moles del ácido, Cd y m son el calor específico y la masa del medio de reacción, respectivamente; Cc la capacidad calorífica del calorímetro y ΔH, el calor molar de neutralización. Desarrollando:

ΔH*(Va/1000)*[A]+Cd*ΔT*(Va + Vb) * ρ + Cc *ΔT=0 (2)

La ecuación 2, inicialmente, tiene la siguiente forma

[pic 2]

Expandimos el paréntesis y luego dividimos a ambos lados toda la expresión entre:

[pic 3]

Y así, obtenemos:

[pic 4]

Del corchete, contraemos y luego sacamos factor común 1/Va:

[pic 5]

Despejamos:

[pic 6]

Y así obtenemos la Linealización, y = mx + b, con los parámetros:

[pic 7]

[pic 8]

[pic 9]

[pic 10]

[pic 11]

[pic 12]

[pic 13]

La tabla, que resume los datos de la experiencia, se muestra a continuación:

---------------------------------------------------------------

---------------------------------------------------------------

Tabla 6. Resumen de los valores del experimento.

Si graficamos Y vs X, en Excel, obtenemos la siguiente curva:

To

28

28

28

28

28

28

T1

31

32

33

33.1

33.5

35

Va (mL)

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