Protocolo 1 Quimica 3 Universidad de san carlos de Guatemala, Resúmenes de Química

¡Descarga Protocolo 1 Quimica 3 Universidad de san carlos de Guatemala y más Resúmenes en PDF de Química solo en Docsity! Universidad de San Carlos de Guatemala Facultad de Ingeniería Escuela de Ingeniería Química Laboratorio de Química 4 Sección E Practica 1 Calor de neutralización 1. OBJETIVOS 1.1 Objetivo General: Determinar el calor de neutralización en cada una de las reacciones. 1.2 Objetivo Específicos: 1. Indicar la variación de calor que se presenta en las reacciones acido-base 2. Determinar el porcentaje de cambio de calor en las reacciones. 3. Determinar la dirección del calor en la reacción. Debido a que no entra ni sale calor del sistema durante el proceso, el cambio de calor del sistema (qsistema) debe ser cero y podemos escribir la siguiente ecuación. qsistema = qgcal + qreac mn) qsitema = 0 donde qcal y qreac son los cambios de calor del calorímetro y la reacción, respectivamente. Qreac = -qcal Para calcular qcal, necesitamos conocer la capacidad calorífica del calorímetro (C(cal) y el aumento en la temperatura se define en la siguiente ecuación. Qcal = C(cal)At Calorimetría a Presión constante: Se mide el efecto del calor de una gran cantidad de reacciones, como neutralizaciones ácido-base y calores de disolución y dilución. Debido a que la presión es constante, el cambio de calor para el proceso (qreacción) es igual al cambio de entalpía (AH). Como en el caso del calorímetro a volumen constante, consideramos el calorímetro como sistema aislado. (Chang 8 Goldsby, 2017). (AH) = qreacción 2.1.4 Entalpia de neutralización o calor de neutralización Al neutralizar soluciones diluidas de ácidos fuertes con bases fuertes también a la temperatura ambiente, el calor de neutralización por mol de agua formada es esencialmente constante e independiente de la naturaleza del ácido o base. Esta constancia del calor de neutralización se entiende fácilmente cuando se recuerda que los ácidos fuertes, bases y sales se disocian completamente en sus soluciones diluidas y que en consecuencia el proceso de neutralización comprende únicamente la combinación del ion hidrógeno e hidroxilo para formar agua no ¡onizada. Como este proceso es igual en toda neutralización, el valor correspondiente de a AH será constante para cada mol de agua formada. (Maron 8 Prutto 2002) Esta constancia del calor de neutralización no es aplicable cuando se trata dc ácidos débiles y bases fuertes, de bases débiles y ácidos fuertes o cuando ácidos y bases son débiles. La conducta de las reacciones mencionadas se explica teniendo en cuenta que en tales neutralizaciones la combinación del ion hidrogeno con el de hidroxilo para formar agua, no es la única reacción que puede verificarse. (Maron 8 Prutto 2002) -Formulas Auxiliares: qsistema = qdisolución + qreacción + qcalorimetro = 0 qreacción = —(qdisolución + qcalorimetro) qdisolucion = (masal + masa2) * (s) * (AT) qcalorimetro = Ccalormetro «+ (AT ) -Formula del calor de neutralización: qreacción calor de neutralización = moles 2.2 Reacciones En esta práctica se realizaran reacciones de ácidos y bases de diferentes concentraciones y en diferentes volúmenes. 1. NaOH + HCL ————> NaCI + H20 2. HNO3+KOH ==> KNO3 + H20 3. H2S04 + Ca(OH)2 > CaSO4 + 2H20 4. — H2PO4 + Al(OH)3 =———> Al2(POs)3 + H20 2.3 Muestra de Cálculo 2.3.1 Formulas 1. Molaridad: =|3 Dónde: M= Molaridad n= moles L= Litro Ejemplo: Encuentre la cantidad de moles que existen en HNO3, con una concentración de 0.1Men0.5L n M=> L Mx«xl=n moles *0.5L= 0.05 moles (0.1) 2. Calor de neutralización qreac n qneutralización = Dónde: qneutralización = Calor de neutralización qreac = Calor de la reacción n = moles de disolución Tabla 1 Especificaciones de cada sustancia acida Acido Volumen Concentración Masa (8) (1) (moles/L) Ácido Clorhídrico 0.01 L 0.2 moles/L 0.079 (HCL) Ácido Nítrico (HNO3) 0.01 L 0.2 moles/L 0.139 Acido Sulfúrico 0.02 L 0.1 moles/L 0.39 g (H2S04) Ácido Fosfórico 0.02 L 0.1 moles/L 0.13 g (H2PO4) 2.3.3 Estequiometria para Bases + 20 ml de Hidróxido de Sodio (NaOH) con una concentración de 0.1M 20mL (NaOH) + = 0.02 L (NaOH) 1L 1000mL 0.02 L(NaOH 0.1moles (NaOH) 40.01 g (NaOH) 0.08 a (NaOH <A A : (Na0H) + L 1 moles (NaOH) -08 g (NaOH) e 20 ml de Hidróxido de Potasio (KOH) con una concentración de 0.1M 20mL (KOH) + = 0.02 L (KOH) 1000mL 0.1moles (KOH) 56.11g (KOH) 0,02 L(KOH) + L *Tmoles (NaOH) = 0.11 g (KOH) + 10 ml de Hidróxido de Calcio (Ca(OH)2) con una concentración de 0.2M A = 0.01 L (Ca(oH 1000mo 001 L(Ca(oma 0,2 moles (Ca(0H)2) 74.10 g (Ca(0H)2) _ L * moles(Ca(0H)2) — 0,15 y (Ca(0H)2) 10mL (Ca(0H)2) + 0.01 L(Ca(OH)2) + + 10 ml de Hidróxido de Aluminio (Al(OH)3) con una concentración de 0.2M 11 10mL (AI(OH)3) + <p go = 0-01 L (AI(OH)3) 0.2 moles (Al(OH)3) , 61.02 g (AI(OH)3) — 0.01 L(AL(OH)3) + = 0.12 g (AL(OH)3) L 1 moles(Al(0H)3) Tabla 2 Especificaciones de cada sustancia base Acido Volumen Concentración Masa (8) (1) (moles/L) Hidróxido de 0.01 L 0.1 moles/L 0.08 g Sodio (NaOH) Hidróxido de Potasio (KOH) 0.01 L 0.1 moles/L 0.11g Hidróxido de Calcio 0.02 L 0.2 moles/L 0.15 g (Ca(OH)2) Hidróxido de Aluminio 0.02 L 0.2 moles/L 0.129 (Al(OH)3) 3. Marco metodológico 3.1 Reactivos + 20 ml de Ácido Clorhídrico (HCN) con una concentración de 0.1M + 20 ml de Ácido Nítrico (HNOs3) con una concentración de 0.1M + 10 ml de Ácido Sulfúrico (H2504) con una concentración de 0.2M + 10 ml de Ácido Fosfórico (H2PO4) con una concentración de 0.2M + 20 ml de Hidróxido de Sodio (NaOH) con una concentración de 0.1M e 20 ml de Hidróxido de Potasio (KOH) con una concentración de 0.1M + 10 ml de Hidróxido de Calcio (Ca(OH)2) con una concentración de 0.2M + 10 ml de Hidróxido de Aluminio (Al(OH)3) con una concentración de 0.2M 3.2 Cristalería y equipo + 3Vasos precipitados + 3termómetros +. 1 Varilla agitadora 3.3 Algoritmo de procedimiento + Ácido Clorhídrico (HCN) con Hidróxido de Sodio (NaOH) 1. Seleccionar 20 ml de Ácido Clorhídrico (HCN) con una concentración de 0.1M 2. Seleccionar 20 ml de Hidróxido de Sodio (NaOH) con una concentración de 0.1M 3. Mezclar las disoluciones y anotar la variación de temperatura que se produce. 4. Escribir y ajustar la reacción de neutralización al mezclar ambas disoluciones. 5. Determinar el reactivo limitante si lo hay, y el número de moles de agua que se van a formar. 6. Determinar el calor de neutralización por mol de agua producida, suponiendo que la densidad de las disoluciones y el calor específico de éstas es igual que la del agua (1 g/mL y 4,184 J/g *C). + Ácido Nítrico (HNO3) con Hidróxido de Potasio (KOH) ¡elo NINOS SA RE Ácido Nítrico (HNO3) [oro LA MOLA E Moo Lol Alte Te: 1o4] PILA Seleccionar 20 ml de TA MA A E) (KOH) con una oc Mezclar las AAA e lirtelol Mel temperatura que se produce. Escribir y ajustar la reacción de E dl ambas disoluciones. DOCE EN FIN DE limitante si lo hay, y el NINOS TE! que se van a formar. DO ER Rizo Mo Eo eo EE lomo la densidad y el calor específico es igual que la del agua. + Ácido Sulfúrico (H2504) con Hidróxido de Calcio (Ca(OH)2) ¡elo NINOS SER Ira) (¿AO EN Molt No (AyA Seleccionar 10 ml de Hidróxido de Calcio (Ca (OH)2) con una oc MIA Mezclar las AAA e lirtelol Mel temperatura que se produce. Escribir y ajustar la reacción de E dl ambas disoluciones. DOCE EN FIN DE limitante si lo hay, y el NINOS TE! que se van a formar. DO ER Rizo Mo Eo eo EE lomo la densidad y el calor específico es igual que la del agua. + Ácido Fosfórico (H2PO4) con Hidróxido de Aluminio (Al(OH)3) ¡elo NINOS SA RE Ácido Fosfórico (H2P0O4) con una [orto AMAYA Seleccionar 20 ml de [lalo (Al (OH)3) con una eN Mezclar las AAA e lirtelol Mel temperatura que se produce. Escribir y ajustar la reacción de E dl ambas disoluciones. DOCE CEN MEAN TE! que se van a formar. 3 NINOS DO ER Rizo Mo Eo eo EE lomo la densidad y el calor específico es igual que la del agua. + Hidróxido de Sodio (NaOH) -Estado físico: Sólido cristalino -Color: Blanco -Olor: Inodoro -pH: 14 (en disolución 5%) -Punto de fusión: 318 *C -Punto de ebullición: 1390 *C -Densidad relativa (agua=1): 2,13 -Solubilidad en otros disolventes: 1 y se disuelve en 7,2 ml de alcohol etílico y 4,2 ml de metanol. -Insoluble: En acetona y éter. CORROSIVO + Hidróxido de Potasio (KOH) Estado físico: Sólido Rao) -Color: Blanco -Olor: Inodoro -pH: 13.5 -Punto de fusión: 380 * C -Punto de ebullición: 1384 * C -Densidad relativa (agua=1): 2,044 -Solubilidad en agua a 25*C: 121 y + Hidróxido de Calcio (Ca(OH)2) -Estado físico: Sólido -Color: Blanco CORROSIVO -Olor: Inodoro -pH: 14 -Punto de fusión: 580? C -Densidad relativa de vapor: (aire=1) 2,5 -Densidad relativa: (agua=1) 2,08-2,34 -Solubilidad: en agua a 20 *C 1,73 g/L -Solubilidad: en otros disolventes Soluble en glicerol CORROSIVO + Hidróxido de Aluminio (Al(OH)3) -Estado físico: Sólido -Color: Blanco -Olor: Inodoro -Punto de fusión: 350%C -Punto de ebullición: 300*C “Densidad relativa (agua=1): 2,42 -Reactividad: Básico. -Estabilidad: Estable bajo condiciones ordinarias del uso y de almacenaje. -Incompatibilidad: Reactivos con agentes oxidantes, ácidos. Misceláneo 5. Toxicidad y manejo de desechos + Ácido Clorhídrico (HCN) Toxicidad: - Toxicidad agua: el principal efecto es la alteración del pH. - Corrosión/irritación cutáneas: sí. - Lesiones oculares graves/irritación ocular: sí. - Sensibilización respiratoria o cutánea: sí. - Mutagenicidad en células germinales: en estudio.. - Toxicidad para la reproducción: en estudio. - Toxicidad sistémica específica de órganos diana -Exposición única: no disponible. - Peligro por aspiración: Sí. - Posibles vías de exposición: dermal, ocular y respiratoria. - Efectos inmediatos: dermatitis. Puede provocar sangrado de la nariz. - Efectos retardados: coloración café y daños en el esmalte de los dientes. - Efectos crónicos: asma ocupacional, bronquitis crónica y gastritis Manejo de desechos: Debe tenerse presente la legislación ambiental local vigente relacionada con la disposición de residuos para su adecuada eliminación. Considerar el uso de bases diluidas para neutralizar residuos ácidos. Adicionar cuidadosamente ceniza de soda o cal, los productos de la reacción se pueden conducir a un lugar seguro, donde no tenga contacto con el ser humano, la disposición en tierra es aceptable. + Ácido Nítrico (HNO3) Toxicidad: -Toxicidad agua: Pez Mosquito TLm, 96 horas: 72 ppm - Corrosión/irritación cutáneas: Sí. -Lesiones oculares graves/irritación ocular: Sí. -Sensibilización respiratoria o cutánea: Sí. -Mutagenicidad en células germinales: No. -Carcinogenicidad: No. -Toxicidad para la reproducción: No. -Toxicidad sistémica específica de Órganos diana-Exposición única: No disponible. -Peligro por aspiración: Sí. -Posibles vías de exposición: Dermal, ocular y respiratoria. Manejo de desechos: Cuando sea posible, deben realizarse procedimientos de reciclaje. Los desechos que contengan este material deben tratarse y neutralizarse en una planta de tratamiento de residuos. Como disposición final, esta sustancia previamente neutralizada puede ser enterrada en un relleno sanitario autorizado. En lo posible, los contenedores vacíos deben retornarse al proveedor. Cuando no pueda recuperarse o reciclarse debe ser tratado como un desecho peligroso y debe ser enviado a instalaciones aprobadas para disposición. La dilución del hidróxido de sodio en agua y posterior neutralización con ácido clorhídrico hasta pH neutro genera una solución que no es corrosiva y puede ser dispuesta por el drenaje previa verificación de otros parámetros de control ambiental. + Hidróxido de Potasio (KOH) Toxicidad: -Toxicidad agua: Compuesto contaminante del agua - irritaciones cutáneas: Sí. - Lesiones oculares graves/irritación ocular: Sí. - Sensibilización respiratoria o cutánea: Sí. - Mutagenicidad en células germinales: Mutagénicas para las células somáticas de mamíferos. - Carcinogenicidad: no - Toxicidad para la reproducción: No. - Toxicidad sistémica específica de Órganos diana: No disponible - Peligro por aspiración: Sí. - Posibles vías de exposición: Dermal y respiratoria. - Efectos inmediatos: Irritación y corrosión de órganos. - Efectos retardados: Edema pulmonar. - Efectos crónicos por exposición única: Dermatitis. Manejo de desechos: Lo que no se pueda conservar para recuperación o reciclaje debe ser manejado en una instalación de eliminación de residuos adecuadas y aprobadas. El procesamiento, utilización o contaminación de este producto puede cambiar las opciones de gestión de residuos. Eliminar de acuerdo a las leyes locales. + Hidróxido de Calcio (Ca(OH)2) Toxicidad: - Toxicidad aguda: No disponible. - Corrosión/irritación cutáneas: Sí - Lesiones oculares graves/irritación ocular: Sí - Sensibilización respiratoria o cutánea: No disponible. - Mutagenicidad en células germinales: No disponible. - Carcinogenicidad: No disponible. - Toxicidad para la reproducción: Teratogenicidad en las células endotiales de los ratones. - Toxicidad sistémica específica de Órganos diana: No disponible. - Peligro por aspiración: Sí - Posibles vías de exposición: Cutánea, respiración o inhalación. - Efectos inmediatos: Irritación, corrosión de órganos. - Efectos retardados: Vómito, diarrea, disminución de la presión arterial. Manejo de desechos: Los residuos se pueden neutralizar con disolución de ácido acético diluido, puede considerarse su neutralización, dilución y vertido en el desagúe. Lo que no se pueda conservar para recuperación o reciclaje debe ser manejado en una instalación de eliminación de residuos adecuadas y aprobadas. El procesamiento, utilización o contaminación de este producto puede cambiar las opciones de gestión de residuos. Eliminar de acuerdo a las leyes locales. + Hidróxido de Aluminio (Al(OH)3) Toxicidad: - Toxicidad aguda: No. - Corrosión/irritación cutáneas: Sí. - Lesiones oculares graves/irritación ocular: Sí. - Sensibilización respiratoria o cutánea: Sí. - Mutagenicidad en células germinales: No. - Carcinogenicidad: No. - Toxicidad sistémica específica de Órganos diana: No disponible. - Posibles vías de exposición: dermal y respiratoria. - Efectos inmediatos: irritación. Manejo de desechos: Lo que no puede ser salvado para recuperación o reciclaje debe ser manejado en una instalación de eliminación de residuos adecuadas y aprobadas. El procesamiento, uso o contaminación de este producto puede cambiar las opciones de gestión de residuos. Deseche el envase y el contenido no utilizado de conformidad con la reglamentación vigente. + Hidróxido de Sodio (NaOH) - Contacto ocular: Lavar los ojos con agua en abundancia por lo menos durante 30 minutos. El lavado se debe realizar levantando ocasionalmente los párpados para retirar cualquier acumulación en estas superficies. Si la herida es severa, se debe continuar con los lavados oculares hasta que la víctima reciba atención médica. - Contacto dérmico: La ropa contaminada con hidróxido de sodio debe ser retirada inmediatamente y las áreas expuestas de la piel deben ser lavadas con gran cantidad de agua durante por lo menos 15 minutos. Si la exposición ha comprometido la ropa de la víctima, la ropa se debe retirar de forma inmediata y la piel se debe lavar con agua en abundancia. - Inhalación: Cuando se inhalan nieblas o aerosoles de hidróxido de sodio, la víctima se debe retirar de la exposición de la forma más segura tanto para ella como para la persona que está prestando la asistencia. La víctima se debe ubicar en un lugar con aire fresco. Si la víctima no está respirando o está respirando con mucho esfuerzo y en el lugar de la emergencia existen medios para la administración de oxígeno de un respirador, este procedimiento debe realizarse hasta la llegada del personal de atención especializado. En casos donde se tenga a la mano el inhalador de oxígeno, también puede administrarse el procedimiento de respiración artificial. - Ingestión: En caso de ingestión, no se debe intentar neutralizar los contenidos del estómago con sustancias o soluciones ácidas ni provocar vómito. El primer procedimiento es el enjuague de la boca con grandes cantidades de agua. Las víctimas que se encuentren consientes y posibilitadas para la ingestión por vía oral deben tomar de 1 a 2 tazas de agua o leche para diluir la sustancia en el estómago. - Contacto dérmico: Corrosivo. El contacto con la piel puede causar irritación o severas quemaduras y cicatrización en las exposiciones mayores. El contacto agudo con hidróxido de sodio sólido o en concentraciones altas (>50%) por períodos de tiempo de alrededor de 3 minutos causa quemaduras muy severas y ulceraciones profundas en la piel. + Hidróxido de Potasio (KOH) - Información general: Sustancia muy peligrosa para la salud. Muy peligroso en caso de contacto cutáneo (corrosivo, irritante), en contacto con los ojos (irritante, corrosivo)). - Contacto ocular: Para exposición en los ojos de soluciones de cualquier concentración de Hidróxido de Sodio, estos se deben lavar con agua en abundancia por lo menos durante 30 minutos. El lavado se debe realizar levantando ocasionalmente los párpados para retirar cualquier acumulación en estas superficies. - Contacto dérmico: La ropa contaminada con Hidróxido de potasio debe ser retirada inmediatamente y las áreas expuestas de la piel deben ser lavadas con gran cantidad de agua durante por lo menos 15 minutos. Si la exposición ha comprometido la ropa de la víctima, la ropa se debe retirar de forma inmediata y la piel se debe lavar con agua en abundancia. - Inhalación: Cuando se inhalan nieblas o aerosoles de hidróxido de sodio, la víctima se debe retirar de la exposición de la forma más segura tanto para ella como para la persona que está prestando la asistencia. La víctima se debe ubicar en un lugar con aire fresco. Si la víctima no está respirando o está respirando con mucho esfuerzo y en el lugar de la emergencia existen medios para la administración de oxígeno de un respirador, este procedimiento debe realizarse hasta la llegada del personal de atención especializado. En casos donde se tenga a la mano el inhalador de oxígeno, también puede administrarse el procedimiento de respiración artificial. - Ingestión: En caso de ingestión, no se debe intentar neutralizar los contenidos del estómago con sustancias o soluciones ácidas ni provocar vómito. El primer procedimiento es el enjuague de la boca con grandes cantidades de agua. + Hidróxido de Calcio (Ca(OH)2) - Información general: Sustancia nociva para la salud. Buscar atención médica. — Contacto ocular: Lavar los ojos inmediatamente con abundante agua por al menos durante 15 minutos. El lavado se debe realizar levantando ocasionalmente los párpados para retirar cualquier acumulación en estas superficies. Puede usarse agua fría. Si se usan lentes de contacto, estos se deben retirar de los ojos. Busque atención médica inmediatamente. - Contacto dérmico: Retirar inmediatamente la ropa contaminada. Lavar con abundante agua por al menos 15 minutos. Cubra la piel irritada con un emoliente. Puede usarse agua fría. En caso de una seria exposición lavar con jabón desinfectante y cubrir con una crema antibacterial. Busque atención médica. - Inhalación: Trasladar la persona al aire fresco. Si respira con dificultad suministrar oxigeno y si no respira administrar respiración artificial. Busque atención médica. - Ingestión: No induzca al vómito al menos por indicación médica. Nunca administre vía oral alguna otra sustancia a una persona inconsciente. Retire las prendas ajustadas. Busque atención médica. Efectos por exposición. + Hidróxido de Aluminio (Al(OH)3) - Información general: En caso de pérdida del conocimiento, nunca dar a beber ni provocar el vómito. - Contacto ocular: Lavar los ojos con abundante agua durante al menos 15 minutos, levantando los párpados superior e inferior ocasionalmente. Obtener atención médica inmediatamente. - Contacto dérmico: Lavar la piel inmediatamente con abundante agua durante al menos 15 minutos. Quítese la ropa y el calzado contaminados. Obtener atención médica. Lave la ropa antes de usarla nuevamente. Limpiar completamente el calzado antes de volver a usarla. - Inhalación: Salga al aire libre. Si no respira, dar respiración artificial. Si la respiración es difícil, dar oxígeno. Obtener atención médica. - Ingestión: en caso de ingestión, no inducir el vómito. Dar grandes cantidades de agua. No dar nada por boca a una persona inconsciente. Obtener atención médica inmediatamente. Efectos por exposición.