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

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)

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 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

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 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.

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