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Calorimetria e calorimetro

di Chimicamo
24 Marzo 2023
in Chimica
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Calorimetria e calorimetro

Calorimetria e calorimetro

Calorimetria e calorimetro: quest'ultimo  consente la misurazione del calore assorbito o ceduto nel corso di una reazione chimica o nel corso di un processo fisico.

La calorimetria e, in particolare la calorimetria differenziale a scansione è un mezzo efficace per misurare le temperature dei passaggi di stato

Quando una reazione esotermica avviene in acqua sia l'acqua che il calorimetro assorbono il calore liberato dalla reazione:

calore liberato dal sistema + calore assorbito dall'acqua + calore assorbito dal calorimetro = 0

o,

qsistema = – ( qacqua + q calorimetro)

essendo qacqua = calore specifico dell'acqua x massa dell'acqua ∙ ΔT

e q calorimetro = capacità termica del calorimetro ∙ ΔT

Esercizi svolti su calorimetria e calorimetro

1)      Quando 1.095 g di NaOH sono disciolti in 150.00 g di acqua in un calorimetro la temperatura dell'acqua varia da 23.50 °C a 25.32 °C. La capacità termica del calorimetro è 32.9 J/°C. Calcolare il calore sviluppato dalla dissoluzione dell'idrossido di sodio.

Tenendo conto che il calore specifico dell'acqua è 4.184 J/ g · °C si ha che il calore guadagnato dalla soluzione avente massa 150.00 + 1.095 = 151.095 g è pari a:
qsoluzione = 4.184 ∙ 151.095 ( 25.32 – 23.50) = 1150 J

Avendo assimilato il calore specifico dell'acqua con il calore specifico della soluzione.

Il calore guadagnato dal calorimetro è pari a:

ADVERTISEMENTS

qcalorimetro = ( 25.32 – 23.50) 32.9 = 59.9 J

Il calore totale è pari a 59.9 + 1150 = 1210 J = 1.21 ∙ 103 J

Il calore sviluppato dalla dissoluzione dell'idrossido di sodio è quindi – 1.21 ∙ 10-3 J

Spesso viene richiesto il calore sviluppato per mole. Convertiamo la massa di NaOH in moli:

moli di NaOH = 1.095 g/40.0 g/mol = 0.02738

il calore sviluppato dalla dissoluzione di una mole di NaOH è pari a:

LEGGI ANCHE   pH di una soluzione di H2SO4

– 1.21 ∙ 10-3 J / 0.02738 mol = – 44200 J/mol = – 44.2 kJ/mol

2)      50.0 g di una soluzione 0.200 M di NaBr a 23.65 °C sono posti in un calorimetro contenente 50.00 g di AgNO3 0.200 M a 23.65 °C. La capacità termica del calorimetro è 65.0 J/°C mentre quella della soluzione è 4.20 J/g°C; tenendo conto che la temperatura finale del sistema è pari a 25.40 °C calcolare il calore sviluppato dalla reazione.

Poiché : q soluzione  + q calorimetro  = q reazione

q soluzione   = ( 50.0 + 50.0) ∙ 4.20 ( 25.40 – 23.65) = 735   J

q calorimetro  = ( 25.40 – 23.65) ∙ 65.0 = 114 J

Il calore correlato alla reazione:
NaBr(aq) + AgNO3(aq) = AgBr(s) + NaNO3(aq)

è pari a 735 + 114 = 849 J

3)      Il saccarosio reagisce con l'ossigeno secondo la reazione:

C12H22O11(s) + 12 O2 (g) → 12 CO2 (g) + 11 H2O(l)

Calcolare il calore sviluppato per mole di saccarosio sapendo che quando 2.75 g di saccarosio reagiscono con un eccesso di ossigeno in una bomba calorimetrica contenente 4.80 Kg di acqua la variazione di temperatura è pari a 2.01 °C. la capacità termica del calorimetro è 2540 J/°C.

Il calore assorbito dall'acqua è pari a:

qacqua = 4.184 J/g°C ∙ 4800 g ∙ 2.01 °C = 40400 J = 40.4 kJ

il calore assorbito dal calorimetro è pari a:

qcalorimetro = 2540 J/°C ∙ 2.01 °C = 5100 J = 5.10 kJ

il calore di reazione:

q reazione = – ( 40.4 + 5.10) = – 45.5 kJ

la quantità di calore sviluppata per mole di saccarosio è pari a:

( 45.5 kJ/ 2.75 g) ( 342.0 g / 1 mol C12H22O11) = 5.55 ∙103 kJ/mol

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Tags: calore specificocalorimetria differenziale a scansionecalorimetrocapacità termica

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Massimiliano Balzano, ideatore e creatore di questo sito; dottore di Scienza e Ingegneria dei Materiali presso l’Università Federico II di Napoli. Da sempre amante della chimica, è cultore della materia nonché autodidatta. Diplomato al Liceo Artistico Giorgio de Chirico di Torre Annunziata.


Maurizia Gagliano, ha collaborato alla realizzazione del sito. Laureata in Chimica ed iscritta all’Ordine professionale. Ha superato il concorso ordinario per esami e titoli per l’insegnamento di Chimica e Tecnologie Chimiche. Docente.

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