QUIMICA AGROPECUARIA (RB8002)

ASIGNATURA: QUIMICA AGROPECUARIA (RB8002)
GUÍA N°3:
“REACCIONES ENDOTERMICAS Y EXOTERMICAS”
I.
Presentación de la guía:
Competencia: El alumno será capaz de aplicar los principios de termoquímica en reacciones
químicas de disolución y descomposición térmica.
Evaluación: La evaluación de esta guía tiene carácter formativo lo que permitirá detectar el
dominio de los objetivos planteados.
Metodología: El docente organizará grupos de trabajo para desarrollar las actividades propuestas.
Posteriormente el alumno confeccionará un informe de los resultados obtenidos que
será adjuntado en el portafolio semestral.
II.
Resumen Teórico:
Todas las reacciones químicas obedecen a dos leyes fundamentales: La ley de conservación de
la materia y la ley de conservación de la energía.
Naturaleza de la energía y tipos de energía:
“Energía” es un término bastante utilizado a pesar de que representa un concepto muy abstracto.
Por ejemplo, cuando alguien se siente cansado, se suele decir que no tiene energía; es común leer
sobre la búsqueda de energía de alternativas a fuentes de energía no renovables. A diferencia de
la materia la energía se reconoce por sus efectos. No puede verse, tocarse o pesarse.
La energía generalmente se define como la capacidad para efectuar un trabajo. Todas las formas
de energía son capaces de efectuar un trabajo (es decir, ejercen una fuerza a lo largo de una
distancia), pero no todas ellas tienen la misma importancia para la química y otras disciplinas. Por
ejemplo, es posible utilizar la energía contenida en las olas. Los químicos definen trabajo como
el cambio de energía que resulta de un proceso. La energía cinética, energía producida por un
objeto en movimiento, es una de las formas de energía más importantes. Otras son energía
radiante, energía térmica, energía química y energía potencial.
La energía radiante, o energía solar, proviene del Sol y es la principal fuente de energía de la
Tierra. La energía solar calienta la atmósfera y la superficie terrestre, estimula el crecimiento de la
vegetación a través de un proceso conocido como fotosíntesis, e influye sobre los patrones
globales del clima.
La energía térmica, es la energía asociada con el movimiento aleatorio de los átomos y las
moléculas. En general, la energía térmica se calcula a partir de mediciones de temperatura.
Cuando más vigoroso es el movimiento de los átomos y de las moléculas en una muestra de
materia, estará más caliente y su energía térmica será mayor. Sin embargo, es necesario distinguir
con claridad entre energía térmica y temperatura. Una taza de café a 70°C tiene mayor
temperatura que una tina llena de agua caliente a 40°C, pero en la tina se almacena mucha más
energía térmica porque tiene un volumen y un masa mucho mayor que la taza de café, y por tanto
más moléculas de agua y mayor movimiento molecular.
R. Endotérmicas y exotérmicas (RB8002). Documento preparado por Marcela Urrutia. Docente Sede La Serena.
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La energía química, es una forma de energía que se almacena en las unidades estructurales de
las sustancias; esta cantidad se determina por el tipo y distribución de los átomos que constituyen
la sustancia. Cuando las sustancias participan en una reacción química, la energía química se
libera, almacena o se convierte en otras formas de energía.
La energía potencial, es la energía disponible en función de la posición de un objeto. Por ejemplo,
debido a su altitud, una piedra en la cima de una colina tiene mayor energía potencial y al caer
disminuirá su energía potencial.
Todas las formas de energía se pueden convertir unas en otras. Cuando se está bajo la luz solar
se siente calor porque, en la piel, la energía radiante se convierte en energía térmica. Cuando se
hace ejercicio, la energía química almacenada en el cuerpo se utiliza para producir energía
cinética. Cuando una pelota empieza a rodar cuesta abajo, su energía potencial se transforma en
energía cinética. Sin duda, existen muchos otros ejemplos.
Cambios de energía en las reacciones químicas:
A menudo los cambios de energía que ocurren durante las reacciones químicas tienen tanto
interés práctico como las relaciones de masa. Casi todas las reacciones químicas absorben o
producen (liberan) energía, por lo general en forma de calor. Es importante entender la diferencia
entres energía térmica y calor. El calor es la transferencia de energía térmica entre dos cuerpos
que están a diferentes temperaturas. Con frecuencia se habla de “flujo de calor” desde un objeto
más caliente hacia uno frío.
La termoquímica es el área de la química que estudia los cambios de calor en las reacciones
químicas. Para analizar los cambios de energía asociados con las reacciones químicas, primero es
necesario definir el sistema (zona específica del universo de interés). Hay tres tipos de sistemas.
Un sistema abierto puede intercambiar masa y energía, generalmente en forma de calor, con sus
alrededores.
Un sistema cerrado, permite la trasferencia de energía (calor) pero no de masa.
Un sistema aislado, impide la transferencia de energía (calor) y masa.
Desde el punto de vista del proceso de transferencia de calor, tenemos un proceso endotérmico,
en el cuál los alrededores deben suministrar calor al sistema y proceso exotérmico, en el cuál el
sistema transfiere energía térmica hacia los alrededores.
III.
Actividad práctica: Observación de reacciones endotérmicas y exotérmicas.
IV.
Objetivos:
 Reconocer los conceptos básicos de la termoquímica.
 Preparar y determinar la diferencia de temperatura para disoluciones endotérmicas y
exotérmicas.
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V.
Materiales y reactivos:
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VI.
Vasos de precipitado de 250 mL
Tubos de ensayo
Termómetros 0 – 100 °C
Varilla de agitación
Piscetas plásticas de 500 mL
Probeta de 100 mL
Agua destilada
Plancha calefactora
Cloruro de sodio, NaCl
Hidróxido de sodio, NaOH
Acido sulfúrico concentrado, H2SO4
Nitrato de amonio, NH4NO3.
Óxido de mercurio (II), HgO.
Procedimiento experimental
Experiencia N°1: Reacciones exotérmicas (reacciones de disolución)
A) Disolución de Hidróxido de sodio, NaOH en agua destilada.
 Agregar en un vaso de precipitado 20 mL de agua destilada y medir la temperatura con un
termómetro adecuado. Registrar los datos en la tabla de resultados.
 Adicionar al vaso 2,0 g de hidróxido de sodio, NaOH.
 Agitar con una varilla para disolver.
 Determinar la temperatura de la nueva disolución. Registrar los datos en la tabla de resultados.
 En función de sus observaciones y resultados confirme la presencia de una reacción exotérmica.
B) Disolución de ácido sulfúrico concentrado, H2SO4 en agua destilada.
 Agregar en un vaso de precipitado 20 mL de agua destilada y medir la temperatura con un
termómetro adecuado. Registrar los datos en la tabla de resultados.
 Adicionar al vaso 10,0 mL de ácido sulfúrico concentrado, H2SO4.
 Agitar con una varilla para homogenizar.
 Determinar la temperatura de la nueva disolución. Registrar los datos en la tabla de resultados.
 En función de sus observaciones y resultados confirme la presencia de una reacción exotérmica.
Experiencia N°2: Reacciones endotérmicas
C) Descomposición térmicas de óxidos inestables.
 Agregar en un tubo de ensayo limpio y seco una punta de espátula de óxido de mercurio (II), HgO.
Registrar las observaciones correspondientes del
 Calentar el tubo de ensayo y su contenido en la llama de un mechero.
 Registrar los cambios en el sólido.
 Escribir la ecuación química, del proceso estudiado.
D) Disolución de nitrato de amonio, NH4NO3 en agua destilada.
 Agregar en un vaso de precipitado 10 mL de agua destilada y medir la temperatura con un
termómetro adecuado. Registrar los datos en la tabla de resultados.
 Adicionar al vaso 5,0 g de nitrato de amonio, NH4NO3.
 Agitar con una varilla para disolver y homogenizar.
 Determinar la temperatura de la nueva disolución. Registrar los datos en la tabla de resultados.
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VII. Cálculos: Debe desarrollar los cálculos para establecer la concentración molar de las
disoluciones analizadas en los puntos A y D del procedimiento experimental
VIII. Resultados
Registrar los datos obtenidos durante el procedimiento experimental en la siguiente tabla.
Experiencia
Temperatura
Temperatura
práctica
agua destilada (°C)
disolución (°C)
Proceso térmico
A
B
D
IX.
X.
Post-Laboratorio:
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Redactar un informe de los resultados obtenidos según pauta de evaluación de informes
que aparece en la guía para el éxito académico 2009. Universidad tecnológica de ChileInacap. Sede la Serena. Pagina 54.
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Investigue el tipo de proceso energético involucrado en los siguientes casos:
 Urea-agua
 Cloruro de calcio-agua
 Acido nítrico – cobre metálico
 Hielo-Cloruro de sodio
 Combustión de la madera
Bibliografía
 Química Ciencia Central, Brown, LwMay Bursten, Novena Edición. Editorial Pearson 2004.
 Química General, Raymond Chang, séptima edición. Editorial Mc Graw Hill 2002.
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