Calorimetria:medindo o calor das reações

Um calorímetro é um dispositivo usado para medir a quantidade de calor absorvido ou liberado durante uma reação química ou processo físico. Este processo é chamado de calorimetria . Aqui está como funciona:

1. A configuração: Um calorímetro é essencialmente um recipiente isolado projetado para evitar a troca de calor com o ambiente. Normalmente consiste em:
* um vaso de reação: É aqui que a reação ocorre.
* um banho de água ao redor: O vaso de reação é imerso em uma massa conhecida de água, que atua como um dissipador de calor.
* Um termômetro: Isso mede a mudança de temperatura do banho de água.
* um agitador: Isso garante distribuição uniforme de temperatura dentro do banho de água.

2. O processo:
* Iniciação da reação: A reação química é iniciada dentro do vaso de reação.
* Transferência de calor: O calor liberado ou absorvido pela reação é transferido para o banho de água circundante.
* Mudança de temperatura: A temperatura do banho de água muda devido à transferência de calor.
* Medição: A mudança de temperatura é registrada pelo termômetro.

3. calcular a transferência de calor:
* Capacidade de calor específica (c): Essa é a quantidade de calor necessária para elevar a temperatura de 1 grama de uma substância em 1 grau Celsius. Para a água, é aproximadamente 4,184 J/g ° C.
* Massa (M): Esta é a massa do banho de água.
* Mudança de temperatura (ΔT): Essa é a diferença entre as temperaturas iniciais e finais do banho de água.

A fórmula para calcular o calor transferido (q) é:

q =m * c * Δt

por exemplo:

Se 50 gramas de água em um calorímetro sofrerem um aumento de temperatura de 2 graus Celsius, o calor absorvido pela água é:

Q =50 g * 4,184 J/g ° C * 2 ° C =418,4 Joules

4. Mudança de entalpia (ΔH):
* O calor transferido (q) está diretamente relacionado à mudança de entalpia (ΔH) da reação.
* Para reações que liberam calor (reações exotérmicas), ΔH é negativo.
* Para reações que absorvem o calor (reações endotérmicas), ΔH é positivo.

Tipos de calorímetros:

* calorímetro de bomba: Usado para reações envolvendo combustão.
* Calorímetro de xícara de café: Simples e barato para experimentos gerais de química.
* Calorímetro de varredura diferencial: Mede o fluxo de calor durante as mudanças físicas e químicas.

Limitações:

* Os calorímetros não são isoladores perfeitos; portanto, alguma perda de calor para o ambiente é inevitável.
* Algumas reações são difíceis ou perigosas para executar em um calorímetro.

No geral, a calorimetria fornece uma ferramenta valiosa para o estudo da termodinâmica de reações químicas e processos físicos, permitindo que os cientistas quantificassem as mudanças de energia envolvidas.