Calor médio de solução

Objetivo: determinar o calor médio de solução do ácido benzóico em água, em função da concentração.

Teoria

Muitas vezes se pode determinar a variação da entalpia sem utilizar especificamente um calorímetro. Numa solução saturada, a uma determinada temperatura, existe um equilibro entre a forma cristalina e a forma dissolvida. Com a variação da temperatura, a concentração da solução pode variar. O calor de solução pode ser determinado por se conhecer que a variação da fração molar do soluto na solução saturada, em função da temperatura, é, a partir da equação de Van`t Hoff, a pressão constante, dada por:

Log X = - ∆H°/ 2,303.R . 1/T + constante

Onde ∆H° é o calor – padrão de solução por mol à temperatura T.

O calor médio de solução pode, então, ser determinado pela inclinação da reta log X Versus T-1.

Material necessário

1 béquer de 1.000 mL, 1 bastão de vidro, 1funil, 1 proveta, 1 pipeta de 25 mL, densímetro (opcional), 1 termostático, 18 g de acido benzóico, 1.000 mL de hidróxido de sódio 0.1M, 40 mL de álcool etílico, fenolftaleína, lã de vidro.

Técnica experimental

Pese cuidadosamente 4 pesa-filtros de 25 mL, limpos e secos.

Tome um béquer de 1.000 mL e prepare uma solução de 500 mL de água destilada saturada em ácido benzóico ( 4,5 mL), à temperatura de 50°C, com agitação. Coloque esta solução em =̃�banho termostático para manter a temperatura ou, então, mantenha-a aquecida com auxílio de pequeno bico de Bunsen, sempre deixando um corpo de fundo.

Coloque na solução uma pipeta de 25 mL e, após atingir térmico (10 a 16 minutos), pipete exatamente 25 mL desta solução, evitando cuidadosamente a entrada de cristais na pipeta ( utilize, de preferência , um filtro de lã de vidro na extremidade da pipeta). Anote a temperatura média nesta operação. Descarregue a pipeta em um dos pesa-filtros, previamente pesado, e determine a massa da solução à temperatura ambiente.

A partir da massa determinada, calcule o volume exato da solução recolhida, considerando sua densidade igual a 1,o g.mL-1. Para maior precisão pode –se determinar a densidade da solução com auxílio de um densímetro.

Transfira a solução do pesa – filtro para um erlenmeyer de 250 mL. O pesa-filtro é lavado com 10 mL de álcool etílico puro, adicionando esses 10 mL no erlenmeyer de 250 mL. Adicione 20 ml de água destilada e algumas gotas de fenolftaleína. Titule a solução com hidróxido de sódio 0.1M. anote o volume de base gasto nesta titulação. Repita o processo nas temperaturas de 46°C, 42°C e 38° C

Tratamento dos dados experimentais

A partir dos volumes de hidróxido de sódio gastos nas titulações, calcule as solubilidades do ácido benzóico, em gramas por 100g de água e em frações molares, para cada temperatura.

Em seu caderno de laboratório, complete a seguinte tabela:

T (K) T-1 (K-1) Solubilidade do ácido benzóico (g/100ml solvente)

X Log X

Faça o gráfico log X vs 1/T e calcule o coeficiente angular da reta através da reta dos mínimos quadrados. Determine o valor do calor médio da solução, ∆H°, utilizando a equação 4.1.

Questões

1. Compare o calor médio de solução determinado experimentalmente com os valores encontrados nos manuais de química.

2. Discuta a natureza de calor médio da solução3. Discuta as principais fontes de erro do experimento.4. O acido succínico, C4H6O4, dissolve-se em de água segunda a tabela:

Considerando que a dissociação do ácido é desprezível, determine o valor médio de solução do acido succínico, em água.

Referências ( ver Referências gerais)

T(°C) 0 12,5 25 37,5 50Solubilidade (g.mL-1)

2,75 4,92 8,35 14,00 21,40

1. M. F. O`Hara, Ching-Hsien Wu e L. G. Hepler, J. Chem. Ed., 38,512 (1961).2. W. A. Oates, J. Chem. Ed. 46, 501 (1969).