quimica industrial practica 3

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL

UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE INGENIERIA Y CIENCIAS SOCIALES Y ADMINISTRATIVA

ACADEMIA DE LABORATORIO DE QUIMICA QUIMICA INDUSTRIAL II MARÍA ELENA GARCÍA RUIZ PACTICA No. 3: ENTALPÍA DE COMBUSTION (TIPO PARR) PIÑA SANTILLAN EDER 2014014!4 2IM3"  30#01#201!

TITULO: ENTALPÍA DE COMBUSTION (TIPO PARR) OBJETIVO El alumno determinara el alor de om!u"ti#n a $olumen on"tante de "u"tania" "olida" a%liando el m&todo del alor'metro( El alumno alulara el alor de om!u"ti#n a %re"i#n on"tante) mediante la orrei#n del alor de reai#n a $olumen on"tante Introdui#n te#ria(

MARCO TEORICO La Termo*u'mia "e enar+a de e"tudiar la" arater'"tia" de una reai#n *u'mia) on re"%eto al re*uerimiento o li!erai#n ener+&tia im%liada en la reali,ai#n de lo" am!io" e"truturale" orre"%ondiente"( Si la ener+'a *u'mia de lo" reaionante" e" ma-or *ue la de lo" %roduto" "e %rodue una li!erai#n de alor durante el de"arrollo de la reai#n) en a"o ontrario "e nee"ita una adii#n de alor( E"to .ae *ue la" reaione" "e la"i/i*uen en e0ot&rmia" o endot&rmia" "e+1n *ue li!eren o re*uieran alor( El alor de una reai#n medido a $olumen on"tante e" e0atamente i+ual al am!io de ener+'a del "i"tema reaionante( 2V 3 4E El "e+undo %roe"o orre"%onde a la %re"i#n on"tante) omo lo" e/etuado" en "i"tema a!ierto" a la atm#"/era) %ara lo" uale"5 2P 3 46 Lo *ue "i+ni/ia *ue el alor de reai#n medido a %re"i#n on"tante e" i+ual al am!io de ener+'a del "i"tema de reai#n( E" nee"ario em%lear dato" o!tenido" on !om!a" alorim&tria") en la" uale" "e o!tiene el am!io de ener+'a 74E8 - orre+irla %ara alular 46( E"to "e o!tiene a %artir de la de/inii#n de la ental%'a 768( 6 3 E 9 PV 46 3 4E 9 47PV8 Entendi&ndo"e %or 7PV8 la di/erenia entre lo" %roduto" PV de %roduto" reati$o"( Como en reaione" a tem%eratura on"tante el 47PV8 de%ende del am!io de mole" +a"eo"o" entre %roduto" - reati$o") "e tiene5 47PV8 3 nRT O!teni&ndo"e a"' la reai#n entre el am!io de ental%'a - el de ener+'a) 46 3 4E 9 4nRT

Donde 4n "e re/iere al am!io de mole" de %roduto" meno" lo" mole" de lo" reati$o" +a"eo"o" de la euai#n) R e" una on"tante uni$er"al de lo" +a"e" - T orre"%onde ala tem%eratura de reai#n( 4n 3 : n %roduto" 7+8 ; : n reati$o" 7+8 Le- de La$oi"er; La%lae
1

NH 3(g)

2

+

2

H 2(g) ∆H= 46 KJ/mol 

3

1 2

N 2(g)

N 2(g)

+

2

H 2(g)

NH 3(g) ∆H= -46 KJ/mol

En el %rini%io de G( 6( 6e""> - "e onoe on el nom!re de la Le- de 6e""( La ual "e enunia de la "i+uiente /orma5 El alor %roduido o a!"or!ido en una reai#n dada) de!e "er inde%endiente de la /orma %artiular en *ue ourre la reai#n( Calor de /ormai#n E" el am!io t&rmio *ue im%lia la /ormai#n de ? mol de una "u"tania a %artir de "u" elemento"( El alor de /ormai#n normal e" el alor orre"%ondiente al a"o en *ue toda" la" "u"tania" *ue inter$ienen en la reai#n tienen ada una ati$idad unitaria( La ental%'a de ada uno de lo" elemento" en "u e"tado normal a @ BC e" ero( 46reaion3:n 46/7 PRODUCTOS8 ; : n 46 / 7REACTIVOS8 Donde5 ni3 Coe/iiente" e"teo*uiometrio" de %roduto" - reati$o" en la relai#n( 46/ 3 Ental%ia" de /ormai#n molar a la" ondiione" ti%o 7@C - ? !ar8 Calor de /ormai#n molar5 E" el alor de reai#n %ara la /ormai#n de un mol de om%ue"to a %artir de lo" elemento" *ue lo" on"titu-en en "u /orma m" e"ta!le( C(g) 9 O@(g)

CO@(g)

46/ 3 ;HJ

Calor de om!u"ti#n molar5 E" el alor +enerado en una reai#n de om!u"ti#n de un mol de "u"tania) o!teni&ndo"e omo %roduto") el CO@7+8) 6@O7l8) SO@7+8 - NO@7+8( El alor de om!u"ti#n) %uede alular"e a %artir de la ele$ai#n de tem%eratura *ue re"ulta de una reai#n de om!u"ti#n !aKo ondiione" adia!tia" en un alor'metro( 72$8Com!3 72?92@;2;2H877m87PM88

Calorimetr'a5 E" una %arte de la /i"io*u'mia *ue "e enar+a de la reali,ai#n %rei"a e0ata de mediione" alorim&tria" en di"%o"iti$o" llamado" alor'metro"( El alor +enerado durante la om!u"ti#n "e %uede o!tener omo re"ultado de un !alane t&rmio( 2V om! 9 2 alam!re 9 2/ormaion a nitrito 3 26@O 9 2alorimetro Calor'metro Un alor'metro on"i"te) en e"enia) en un rei%iente ai"lado t&rmiamente - lleno de a+ua) en la ual "e "umer+e una mara de reai#n( En una reai#n e0ot&rmia) el alor +enerado "e tran"mite al a+ua - la ele$ai#n de tem%eratura re"ultante en &"ta "e lee mediante un term#metro "umer+ido en ella( Cuando "e trata de una reai#n endot&rmia) .a- *ue medir la redui#n de la tem%eratura en $e, de "u inremento(

CALCÚLOS ?8 alaneo t&rmio

C$%o& +o *o& %$ o,5 + %$ *$%%$ +% $%$&+6 7 +% $%o&

9

C$%o& '$$o *o& +% $',$ *o& +% $%o&/+&o

;2om! ; 2 alam!re ; 2N6O 3 26@O 9 2alorimetro  9 2 alam!re 9 2N6O Por lo tanto ;2$ 3

26@O 9 2alorimetro  9 2 alam!re 9 2N6O n om!u"ti!le

;2V3 alor molar de om!u"ti#n a $olumen on"tante en Kmol L e" la lon+itud del alam!re en ent'metro" n e" el n1mero de mole" de ido n'trio /ormado %or o0idai#n del N@ %re"ente en el aire al momento de errar la !om!a - "e determina %or titulai#n( 2alam!re3 7L m8 7;@(alm8 2alam!re3 7? m8 7;@(alm8 2alam!re3 ;H( al 3 ;?HH(H?J n6NO3 7NNa@CO8 7V Na@CO8 n6NO3 7(@ N8 7??;H mol8 n6NO3 (@?; mol

26NO 3 746BF8 7n6NO8 26NO 3 7;H@almol8 7(@?;mol8 26NO 3 ;( al 3 ;?(HQ J 26@O3 7m CP 4T8 26@O3 7+8 7H(?Q J+BC8 7@@BC  @(BC8 26@O3 ?(? J Para el alam!re *ue "e *uem# 7Hm85 ? m(+ H m((Q?;+ nom!u"ti!le3 7ma"a en +ramo"87PM8 nom!u"ti!le3 (@Q+  ?@Q+mol nom!u"ti!le3 ?(@?; mol Para alular 46) e" deir) ental%'a o alor de reai#n a %re"i#n on"tante) "e tiene lo "i+uiente5 46 3 4E 9 4n+RT ;2$ 3 4E ;2$ 3 ?(?J 9 ?J 9 7;?HH(H?J8 9 7;?(HQ J8 ?(@; mol ;2$ 3 HQQ?(H Jmol 46 3 4E 9 4n+RT 46 e0% 3 7;HQQ?(H Jmol8 9 7;@mol8 7Q(?H Jmol8 7@Q8 46 e0% 3 ; H@(H J

CUESTIONARIO: ?8 E"ri!a la euai#n de la reai#n *u'mia de om!u"ti#n *ue "e lle$# a a!o( C?6Q7"8 9 ?@ O@ 7+8  ? CO@ 7+8 9 H 6@O 7l8 @8 Determine la ental%'a de om!u"ti#n %ara ada una de la" "u"tania") e0%re"ando el re"ultado en almol - Jmol( ;2V 3 2AGUA 9 2CALORMETRO 9 2ALAMRE 9 26NO nom!u"ti!le ;2$ 3 ?(?J 9 ?J 9 7;?HH(H?J8 9 7;?(HQ J8 ?(@; mol ;2$ 3 HQQ?(H Jmol ;2$ 3 HQ(Q? Jmol ;2$ 3 ?(Q almol

8 W2u& e"ta!lee la Le- de 6e""X E"ta!lee *ue el alor de una reai#n en %artiular e" inde%endiente del n1mero de %a"o" 7euaione" intermedia"8 "e+uido" %ara o!tenerla> o !ien) e"ta!lee *ue el alor de una reai#n +lo!al e" i+ual a la "uma de lo" alore" de la" euaione" %ariale" utili,ada" %ara o!tener la euai#n +lo!al( H8 Calule 6B te#riamente e"%erado) on la a%liai#n de la Le- de 6e"" %ara el na/taleno( 6BR 7K8 ?C7S8 9 H6@ 7+8  C?6Q7S8 H( ? 7C7S8 9 O@ 7+8  CO@ 7+8 ; (8 H 76@ 7+8 9 Z O@ 7+8  6@O 7l8 ;@Q(Q8 6BR 7J8 C?6Q7S8  ?C7S8 9 H6@ 7+8 ; H ?C7S8 9? O@ 7+8  ?CO@ 7+8 ; H6@ 7+8 9 @ O@ 7+8  H 6@O 7l8 ;??@ 3 ;?HH? J C?6Q7"8 9 ?@ O@ 7+8  ? CO@ 7+8 9 H 6@O 7l8 6B teor 3 7;?HH? J8 9 7;@mol8 7Q(?H Jmol8 7@Q8 6B teor 3 ;?@(?HH J 8 WCul e" el %orentaKe de de"$iai#n en el $alor te#rio - el $alor o!tenido e0%erimentalmente %ara la ental%'a de om!u"ti#n 76B8X [ E 3 76B teor  6B e0%  6B teor8 ?[ [ E 3 7; ?@ J  7;H@(H J8 ;?@(?HH J8 ?[ [ E 3 ?(Q[

( W2u& im%ortania tiene de"de un %unto de $i"ta indu"trial) el onoer la ental%'a de om!u"ti#n de un material or+nioX Cite al+uno" eKem%lo" e"%e'/io"(  A %artir de la ental%'a de om!u"ti#n "e %uede determinar la antidad de ener+'a *ue de"%render una om!u"ti#n) lo ual a "u $e, %ermite de/inir "i "e alan,an lo" re*uerimiento" de lo" e*ui%o" indu"triale" *ue "e em%lean %ara determinado" %roe"o") %or eKem%lo en una olumna de de"tilai#n) mediante la ental%'a de om!u"ti#n e" %o"i!le determinar la antidad de ener+'a nee"aria %ara alentar a la tem%eratura re*uerida lo" di/erente" om%ue"to" %re"ente" - a"' lo+rar la de"tilai#n( De i+ual /orma) la ental%'a de om!u"ti#n "e a%lia en "i"tema" de im%ul"i#n %or eKem%lo en a$ione") o.ete" o $e.'ulo" e"%aiale"> a*u') e" de "uma im%ortania ontar on lo" re*uerimiento" nee"ario" de la ener+'a %roduida %or la om!u"ti#n) de lo ontrario no "er'a %o"i!le im%ul"ar lo" $e.'ulo"( Otra a%liai#n om1n e" en lo" motore" de om!u"ti#n interna) donde "e o!tiene ener+'a menia a tra$&" de la ener+'a *u'mia %roduida %or la reai#n de om!u"ti#n 7e0ot&rmia8(

CONCLUSIONES: E" de "uma im%ortania el onoer *ue alor "e +enera en una reai#n de e"te ti%o) "a!er tam!i&n *ue e"ta" no "e lle$an al ien %or iento de e/iienia) -a *ue .a- mu.a" %&rdida" en el "i"tema) -a *ue el alor'metro no e"ta!a ta%ado .erm&tiamente e"to no" %udo .a!er tra'do el error de ?[ *ue no" "ali# en la %rtia( BIBLIOGRAFIA \AR) ENNET6 JR( Termodinmia( ] ed( M&0io) Ed( MGra^ 6ill) ??( %a+5 ?; @@) @;@) ( S6OEMAER) DAVID P(> GARLAND) CARL \( E0%erimento" de /i"io*u'mia( M&0io) Ed( UTE6A) ?Q( %a+5 ?;?Q) ?HH;?H( PERRY) ROERT 6(> C6ILTON) CECIL 6( i!liotea del in+eniero *u'mio( a ed( M&0io) Ed( MGra^ 6ill) ?Q@( %a+5 ;?HQ 7dato" di$er"o"8