Termochimia

Pentru reacțiile dintre acizii și bazele tari, în soluții apoase diluate, entalpia de neutralizare are aceeasi valoare, , la 18^oC, (291 K) și 1 atm., indiferent de natura acidului și a bazei.

Practic, la neutralizarea acizilor tari cu baze tari în soluție apoasă se produce reacția de formare a unui mol de apă:

Deoarece acizii și bazele tari sunt electroliți tari, disociază total și  prin urmare reacția de neutralizare se poate scrie ca o reacție ionică, de exemplu:

în care, reducând termenii asemenea, rezultă ecuația .

Când acidul, baza sau ambele sunt electroliți slabi, deci sunt parțial disociați în  soluție, entalpia de neutralizare este mai mică, datorită energiei consumate pentru disocierea lor.

Procesul de dizolvare a substanțelor este însoțit de un efect termic, denumit căldura de dizolvare, care depinde de interacțiile moleculelor sau ionilor substanței (ex. NaCl – clorura de sodiu) care se dizolvă cu moleculele dizolvantului, (H₂O). De exemplu, în cazul cristalelor Na⁺Cl⁻ ionice în apa, căldura de dizolvare la presiune constantă, H_diz poate fi explicată în felul următor: într-o primă etapă sub acțiunea apei, ionii imobili de Na⁺ si Cl⁻ care ocupă nodurile rețelei cristaline sunt îndepărtați unii de alții până la distanțe atât de mari, încat forța coulombiană de interacțiune dintre ei devine nulă; ionii devin independenți și mobili în apă. Acest proces absoarbe energia din exterior, drept pentru care dizolvarea sărurilor ionice are loc cu scădere de temperatură.

          Aparatură: calorimetru , pahar Berzelius, cilindru gradat.

            Calorimetrul C– compus dintr-un vas de sticlă (vas Dewar), introdus într-un vas mai mare, între cele două găsindu-se un izolator termic cu rolul de a diminua schimbul de căldură cu exteriorul.

            Termometrul T- cu mercur – va indica temperatura amestecului din interiorul calorimetrului.

            Agitatorul A – necesar  pentru omogenizarea temperaturii amestecului, înaintea citirii indicațiilor termometrului. Proba P –  în stare solidă sau lichidă.

Determinarea constanței calorimetrului

Mod de lucru

1. Se măsoară cu ajutorul unui cilindru gradat 50 mL apă distilată, (m₁) se toarnă în vasul Dewar, se introduce termometrul în apă și se masoară temperatura din minut în minut până devine constantă, aceasta fiind temperatura inițială t₁.
2. Într-un pahar Berzelius se toarnă 50 mL apă distilată, (m₂) măsurați cu cilindrul gradat, se încălzesc până la 60°C, (t₂) apoi se introduc în vasul calorimetric și se agită;
3. Când temperatura devine constantă se notează valoarea ei (t₃)_.

Rezultate și calcule        

          Din ecuația de bilanț termic se calculează constanta calorimetrului, c_cal :

unde, m – masa probei; (); V –volumul; r -densitatea absolută;

-căldura specifică a apei ca valoare medie;= 4,18.

        c_cal = 50g·4.18[J/g.grad]·;

       c_cal = 209[J/grad]

                          c_cal =  ? [J/grad]                  c_cal = ?  [cal/grad].

Determinarea căldurii de neutralizare

          Substanțe: soluții apoase de HCl (acid clorhidric) 1M, H₂SO₄ (acid sulfuric) 1M, NaOH (hidroxid de sodiu) 0.5M, NH₄OH (hidroxid de amoniu) 0.5M.

Mod de lucru

Se introduc în vasul calorimetric 50 mL NaOH 0.5M măsurați cu cilindrul gradat și un termometru pentru a măsura temperatura inițială (t_i). Peste soluția aflată în calorimetru se adaugă 25 mL HCl 1M, se agită și se citește temperatura finală (t_f) atunci când aceasta rămâne constantă (cca. 3 minute).

Se procedează în mod asemănător și pentru celelalte 2 reacții de neutralizare indicate în tabelul de mai jos, folosind aceleași volume de acid si bază.