Temperatura y reacciones químicas

Introducción
La energía es una cosa vital en nuestra vida cotidiana. Esta es consumida en grandes cantidades en todas
partes del mundo, incluso en nuestro cuerpo.
Todos los procesos que proporcionan energía son llamados reacciones químicas. La Termoquímica es el
estudio de la energía calórica y su relación con las reacciones químicas. Tiene por objetivo determinar las
cantidades de energía desprendidas o absorbidas como calor durante una transformación y también desarrollar
métodos de cálculo de esos movimientos de calor sin que sea necesario experimentar.
Una reacción química que produce energía calorífica se denomina reacción exotérmica. Estas reacciones
ocurren espontáneamente, sin ayuda externa. A temperatura constante se desprende calor desde el sistema
formado por la mezcla reaccionante hacia los alrededores.
Una reacción química que absorbe energía calorífica es una reacción endométrica. Estas reacciones no son
espontaneas. Si el agua se deja evaporar espontáneamente la temperatura baja, pero si el proceso se realiza en
un termostato (aparato que permite mantener una temperatura constante) se absorberá calor del mismo cuando
tenga lugar la evaporación.
Un sistema de observación es donde se lleva acabo la reacción química, por ejemplo un vaso precipitado y un
tubo de ensayo. Hay 3 tipos; sistemas abiertos donde la reacción esta en contacto con el medio, sistemas
cerrados que no hay contacto con el medio pues están cerrados y sistemas aislados cuando tiene un aislante
que los tiene protegidos del medio.
Objetivos
1. Diferenciar entre sistemas abiertos, cerrados y aislados.
2. Distinguir reacciones exotérmicas y endotérmicas.
3. Realizar una escala de tiempo en que transcurra una reacción partiendo de la más lenta.
Procedimientos
Procedimiento 1
Materiales: −3 recipientes de vidrio(A−sin tapa.C−cerrado.I− aislado)
−Termómetro
− Agua hervida
Observaciones: Vertimos 50 ml de agua hervida en cada recipiente; uno abierto, el otro cerrado y el tercero
cerrado y envuelto en papel de diario. 2 minutos después (aproximadamente) colocamos el termómetro para
hacer la primera medición. Luego cada cinco minutos hicimos lo mismo cuatro veces en cada recipiente.
Datos:
Temperatura Minutos
1
• A(sin tapa): 55° 0
C(cerrado): 54° 0
I (aislado): 52° 0
• A(sin tapa): 49° 5
C(cerrado): 47° 5
I (aislado): 46° 5
• A(sin tapa): 43° 10
C (cerrado): 42° 10
I (aislado): 44° 10
• A(sin tapa): 40° 15
C (cerrado): 39° 15
I (aislado): 40,5° 15
Procedimiento 2− 2.3
Materiales: − Propipeta
− 5 ml de agua
− Termómetro
− 2 ml de ácido sulfúrico
− Vaso precipitado
Observaciones: Vertimos 5 ml de agua en un vaso precipitado pequeño y registramos la temperatura; esta dio
24°. Agregamos los 2 ml de ácido sulfúrico 12 veces cada cinco gotas y medimos la temperatura cada vez.
Datos:
• Primeras 5 gotas = La temperatura subió a 25,5°.
• Segundas 5 gotas = Subió a 27°
• Terceras 5 gotas = Subió a 34°
• Cuartas 5 gotas = Se mantiene en 34° (bajo a 32° por un error)
• Quintas 5 gotas = Sube a 35,5°
• Sextas 5 gotas = Sube a 38°
• Séptimas 5 gotas = Sube a 39°
• Octavas 5 gotas = Sube a 40,5°
• Novenas 5 gotas = Sube a 42°
• Décimas 5 gotas = Sube a 42,5°
• Décimo primeras 5 gotas = Bajo en 42° (suponemos que por la misma fuente de error la temperatura bajo)
2
• Décimo segundas 5 gotas = Bajo a 40°
Procedimiento 2.4−2.6
Materiales: − Vaso precipitado
− 100 ml de agua
− 2 cubos de hielo
− Termómetro
Observaciones: Vertimos 100 ml de agua en un vaso de 250ml a una temperatura de 81° (mayor a lo pedido).
Colocamos 2 cubos de hielo en su interior. Medimos el tiempo cada 10 segundos, pues si lo mediamos cada
30 la temperatura bajaba muy rápido.
Datos:
• Punto 0 = 81°
• 10 s. después = 58°
• 10 s. Después = 56°
• 10 s. Después = 55°
• 10 s. Después = 54°
• 10 s. Después = 53,5°
• 10 s. Después = 53°
Investigación:
Reacciones endotérmicas Si se añade Tiosulfato sódico cristalino al agua contenida en un tubo de ensayo se
observa que el tubo se enfría y que es absorbida energía calorífica del ambiente incluida la de la mano.
La congelación de una película de agua en la parte exterior de un tubo de ensayo a consecuencia de la
evaporación rápida de éter contenido en su interior.
Reacciones exotérmicas Neutralización del hidróxido sódico disuelto en agua con ácido clorhídrico en
disolución acuosa (y las demás neutralizaciones ácido base), la hidratación de los cristales anhidros de CuSO4
para formar CuSO4 − 5H2O en forma de cristales azules.
La condensación del vapor para formar agua liquida.
Procedimiento 3.1
Materiales: − 1 ml de yoduro de potasio
− 1 ml de nitrato de plomo
− Tubo de ensayo
− Pipeta de 5 ml
Observaciones: Se vierte en el tubo de ensayo yoduro de potasio, a continuación se vierte nitrato de plomo.
Este partió de ser un amarillo transparente a un amarillo fuerte y lechoso, casi instantáneamente desde que
3
dejamos caer el nitrato. Salieron también unas burbujas blancas. Esto en total duro dos segundos
aproximadamente.
Procedimiento 3.2
Materiales: − Pipeta
• 5 ml de agua potable
• Vaso precipitado
• Punta de espátula de bicarbonato de sodio.
Observaciones: Se virtió el bicarbonato de sodio en el vaso precipitado con 5 ml de agua y hubo una pequeña
efervescencia; algunas partículas subieron y otras se asentaron. El agua quedo de un color blanquecino. Todo
el procedimiento duro 56 segundos aproximadamente.
Procedimiento 3.3
Materiales: − 1ml de ácido clorhídrico concentrado
• Mitad de cinta de magnesio
• 2 tubos de ensayo
Observaciones: Se vierte 1 ml de ácido clorhídrico concentrado luego la mitad de la cinta de magnesio, esta
reacciona instantáneamente con el ácido y se disuelve en 9 segundos aproximadamente. A continuación
pusimos el segundo tubo en forma invertida para tapar el primero.
Acercamos el tubo de ensayo invertido a la llama y no ocurrió nada.
Procedimiento 3.4
Materiales: − 1ml de ácido clorhídrico diluido
• 2 tubos de ensayo
• Mitad de cinta de magnesio
Observaciones: Se vierte le ácido clorhídrico diluido en el tubo de ensayo y luego le agregamos la cinta de
magnesio. Esta se demora mas tiempo en diluirse, 1 minuto 20 segundos aproximadamente; burbujea un buen
rato. A continuación pusimos el segundo tubo en forma invertida para tapar el primero. Luego se pone a la
llama el tubo invertido, este reacciona (hidrogena al fuego) y suena, el tubo se empaña.
Conclusiones
Procedimiento 1
En este procedimiento ocurrió lo contrario a lo que nosotros pensábamos, ya que creíamos que el frasco I en le
punto 0 iba a ser con el mayor temperatura. También pensábamos que el frasco A iba a tener la temperatura
mas baja por el hecho de estar sin tapa, esto no fue así, debido a que fue el primero al cual le tomamos la
temperatura. Suponemos que la temperatura ambiente también influyo ya que en el laboratorio era muy alta.
También otro error fue que nos demoramos en medir la temperatura la primera vez y esta bajo rápidamente.
a
4
Del gráfico A podemos apreciar que la temperatura en el punto cero fue la mas alta, pero a medida que el
tiempo iba pasando esta bajaba gradualmente.
Del gráfico C podemos apreciar que la temperatura en el punto cero fue intermedia en comparación a las otras
dos. Esta también bajo gradualmente, pero en la ultima medición fue la que tuvo la menor temperatura de las
tres.
Y en el ultimo gráfico (I) apreciamos que en el punto cero la temperatura fue menor, pero que a medida que el
tiempo avanzaba fue el que logro mantener su temperatura, para al final tener la mas alta.
En los gráficos se forman hipérboles, lo que quiere decir que las magnitudes son inversamente proporcionales,
osea a medida que el tiempo aumenta la temperatura disminuye.
Creemos que esto fue así pues tenia el diario que actuaba como aislante del medio. En el frasco A, al estar en
contacto con el medio, aunque este halla tenido una temperatura alta, igual la perdió mas fácil. Y en el frasco
C al estar cerrado pero sin aislante, mantuvo su temperatura mas que el frasco A, pero menos que el I, osea un
termino medio.
Procedimiento 2.1
En este procedimiento concluimos que mientras mas ácido sulfúrico se le agrega al agua, esta aumenta su
temperatura gradualmente. El agua reacción con el ácido sulfúrico produciendo un alza en la temperatura y un
desprendimiento de vapor y energía calórica, por lo tanto se trata de una reacción exotérmica. Hubo algunos
errores en el procedimiento los cuales hicieron bajar la temperatura en algunos casos. Estos errores fueron
humanos.
Procedimiento 2.4
El hielo al ser puesto en contacto con el agua caliente (81°) absorbe energía calorífica de la misma,
produciéndose así una baja de la temperatura en el agua y una alza de temperatura en el hielo por eso se
disuelve. En conclusión se trata de una reacción endotérmica. Un error que hubo, fue que el hielo fue puesto
cuando la temperatura era muy alta, y por ese motivo el hielo se derritió mas rápido. Al final se midió la
temperatura cada diez segundos, y no cada 30 como se había pedido.
• Gráficos procedimientos 2.1 y 2.4
Del gráfico 2.1 se aprecia que la temperatura va aumentando gradualmente al verter mas ácido al agua, es
como una recta, osea la temperatura va proporcionalmente al tiempo. Luego esta se mantiene, lo que quiere
decir que la temperatura no sube, pero las gotas siguen siendo vertidas.
Del gráfico 2.4 se puede apreciar una hipérbola, esto quiere decir que a medida que la temperatura disminuía
el tiempo aumentaba.
• Procedimiento 3.1 − 3.2
Al finalizar estos 2 procedimientos solo podemos concluir que al mezclarse el yoduro de sodio y el nitrato de
sodio, estos dos elementos forman esta sustancia amarilla, instantáneamente.
Al tomar contacto el bicarbonato de sodio con el agua este hace efervescencia.
En el procedimiento 3.1 la reaccion fue instantanea, y en 3.2 demoro mas, esto puede haber ocurrido pues las
sustancias son completamente diferentes, y al estar en contacto con agua, y la otra con yoduro de potasio el
5
tiempo de la reaccion es diferente.
Procedimiento 3.3 − 3.4
Al poner la cinta de magnesio en contacto con el ácido clorhídrico diluido hubo una reacción que libero
hidrogeno. Este hidrogeno quedo atrapado en el tubo que estaba invertido, luego al ser este tubo expuesto al
calor y al oxigeno del ambiente se produjo una explosión que se manifestó por un estallido, en consecuencia
de esto se obtuvo vapor de agua que quedo en las paredes del tubo. Esto paso pues el hidrogeno con el
oxigeno reaccionaron. Todo esto ocurrió en el procedimiento 3.4, pero no en el 3.3. Creemos que el error
estuvo en que nos demoramos en tapar el tubo con el otro invertido, entonces el hidrogeno se escapo. También
creemos que si hubiera resultado la explosión en el procedimiento 3.3, esta hubiera sido mucho mas fuerte
pues era ácido clorhídrico concentrado.
Bibliografía
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