Relatório n.º 3

Determinação da entalpia de uma reação

Introdução

Uma reação química, ao contrário de uma transformação química, implica a formação de uma nova substância, ou seja, é uma ligação entre átomos distintos, que no seu conjunto formam uma nova ligação atómica.

Assim, podemos definir uma reação química como sendo uma transformação da qual "muitas substâncias são convertidas em uma ou mais substâncias diferentes. o que acontece é um rearranjo dos átomos dos reagentes com formação de novas combinações químicas que individualizam os produtos da reação" (Rodrigues, Santos, Miguelote & santos, 2016, p. 12).

As reações químicas podem ser exotérmicas e endotérmicas. Podemos definir estas, respetivamente, como "a energia interna dos reagentes é superior à energia interna dos produtos de reação" (Lourenço & Tadeu, 1991, p. 50); os mesmos autores referem que a reação endotérmica é "a energia interna do reagente é inferior à energia interna dos produtos de reação" (ibidem).

Em relação à entalpia, esta numa reação química exotérmica há libertação de calor, assim, "a entalpia dos produtos de reacção é menor que a entalpia dos reagentes e, consequentemente, a variação da entalpia deve ser menor que zero" (Lourenço & Tadeu, 1991, p. 50).

Numa reação endotérmica há absorção de calor, neste caso, "a entalpia dos produtos é superior à entalpia dos reagentes e, consequentemente, a variação da entalpia é maior que zero" (Lourenço & Tadeu, 1991, p. 51).

Objetivos

• Reconhecer reações exotérmicas e endotérmicas;
• Relacionar a energia libertada por uma reação com a entalpia da reação;
• Calcular para uma reação a sua entalpia.

Material

• Dois copos de precipitado;
• Um calorímetro rudimentar;
• Termómetro;
• Vareta;
• 2 provetas;
• NaOH (s);
• NH4HO3 (3);
• NaOH 2 M;
• HCl 2 M.

Execução experimental

Reações exotérmicas e endotérmicas.

1. Dissolver uma pequena quantidade de NaOH sólido em 100 cm3 de água. Registar a variação de temperatura verificada na solução.
2. Repetir o processo com NH4NO3.

Entalpia de uma reação.

1. Determinar a massa do vaso calorimétrico com a precisão de 0,2g.
2. Utilizar uma proveta e medir 25 cm3 de solução de ácido clorídrico e 25 cm3 de solução de hidróxido de sódio.
3. Determinar as temperaturas inicias das soluções com precisão de 0,1º C.
4. Juntar as duas soluções no calorímetro, agitar e tomar nota da temperatura máxima atingida.

Cálculos/Resultados

Reações exotérmicas e endotérmicas.

1. Dissolver uma pequena quantidade de NaOH sólido em 100 cm3 de água. Registar a variação de temperatura verificada na solução.

Para verificar a temperatura de uma pequena quantidade de NaOH sólido em 100 cm3 de água foi necessário colocar, primeiramente, essa quantidade de água num gobelé e medir a temperatura da mesma.

Temperatura de 100 cm3 de água - 21,9º C

De seguida, com a ajuda de uma colher, retirámos uma pequena quantidade de NaOH sólido e misturámos com a água presente no gobelé. Dissolvemos e, com a ajuda do termómetro, medimos a temperatura da solução.

Temperatura da solução - 25,6º C

Verificámos que esta solução é uma reação exotérmica.

2. Repetir o processo com NH4NO3.

Visto que tínhamos que repetir o processo mas para a solução de nitrato de amónio, verificámos a temperatura dos 100 cm3 de água que depositámos no gobelé e, seguidamente, adicionamos uma pequena quantidade da solução, dissolvendo-a na água e, mais uma vez, verificámos qual a variação de temperatura existente.

Temperatura de 100 cm3 de água - 19,2º C

Temperatura da solução - 18,3º C

Verificámos, pela descida de temperatura, que esta solução têm uma reação endotérmica.

Entalpia de uma reação

Massa do vaso calorimétrico - 46,7g

Volume total da solução - 50 cm3 (25 cm3 + 25 cm3)

Temperatura inicial - 20,6º C

Temperatura final - 25,6º C

Variação da temperatura - 5º C

Para proceder à conclusão desta atividade experimental foi necessário dar resposta aos segintes pontos:

1. Calcular a quantidade de calor correspondente à elevação da temperatura produzida pela reação em estudo;
2. Calcular a quantidade de calor correspondente à elevação da temeratura do vaso calorimétrico, admitindo a mesma variação de temperatura;
3. Calcular a quantidade total de calor;
4. Calcular a variação de entalpia em KJ por mole de um dos reagentes.

1.

2.

3.

4.

Interpretação/Conclusão

Com a execução desta atividade experimental foi possível verificar que o hidróxido de sódio é uma reação endotérmica, uma vez que, a sua variação da energia é menor que zero. Já o nitrato de amónio é uma reação exotérmica porque a variação de energia é maior que zero.

Conseguimos de igual forma, através da quantidade total de calor, produzida pela reação em estudo, determinar que a variação de Entalpia é de 49739,8 KJ por mole de reagente.

Assim sendo, e pela variação da Entalpia ser maior que zero podemos afirmar que a nossa reação é endotérmica pois existe absorção do calor e Entalpia dos produtos é superior à Entalpia dos reagentes, ou seja, o sistema absorveu energia.

Referências bibliográficas

Lourenço, M. & Tadeu, V. (1991). Química: 11.º ano de escolaridade. Lisboa: Texto Editora.

Rodrigues, C., Santos, C., Miguelote, L. & Santos, P. (2016). Física e Química: Química 11. Porto: Areal Editores.