Questão 19 – Rotineiramente em calorimetria são usadas as seguintes relações:
q_{sistema} = q_{perdido} + q_{adquirido} = 0 \quad e \quad q_{adquirido} = -q_{perdido}
Em que, o calor perdido por uma substância (ou uma reação química) é igual ao calor adquirido por outra substância (ou grupo de substâncias), mas de sinal oposto.
E o efeito do calor numa substância é medido pela sua variação de temperatura de acordo com equação:
q = mcΔT
onde q é quantidade calor transferido, m é a massa da substância, ΔT é a variação de temperatura e c é o calor específico da substância. E a capacidade calorífica é dada por C = mc.
Quando se usa um calorímetro, sob pressão constante, o calor perdido de uma dada reação (em vez de uma substância) é igual à variação de entalpia, Δ_rH = q.
Para ilustrar, um experimento de calorimetria em copo de café (como calorímetro) pode ser usado para obter Δ_rH° para óxido de magnésio.
a) Descreva a equação balanceada para a formação de óxido de magnésio, cuja variação de entalpia é Δ_rH°.
b) Para determinar a capacidade térmica do calorímetro, 49,6 mL de HCl 1,01 mol.L^{-1} reagem com 50,1 mL de NaOH 0,998 mol.L^{-1}. A temperatura da solução aumenta 6,40 °C. Determine a capacidade térmica do calorímetro. Você pode assumir que a capacidade de calor específico da solução é 4,025 J.g^{-1} °C^{-1} e a entalpia de neutralização é −55,9 kJ por mol de H2O. Considere a densidade da solução de 1,00 g mL^{-1}.
c) Quando 0,221 g de aparas de magnésio são adicionados a 49,9 mL de HCl mol.L^{-1} e 49,7 mL de H2O no mesmo calorímetro, a temperatura aumenta 9,67 °C. Escreva uma equação balanceada para a reação que ocorre e calcule o ΔH por mol de magnésio. Suponha que a capacidade térmica específica da solução seja 3,862 J.g^{-1} °C^{-1} e a constante do calorímetro seja o valor obtido no item b.
d) Quando 0,576 g de MgO reagem com 51,0 mL de HCl 1,01 mol L^{-1} e 50,1 mL de H2O no mesmo calorímetro, a temperatura aumenta 7,42 °C. Escreva uma equação balanceada para esta reação e calcule seu ΔH por mol de MgO usando as mesmas suposições no item c.
e) Use os resultados acima e Δ_rH° de H2O(l) (−285,8 kJ.mol^{-1}) para calcular Δ_rH° de óxido de magnésio.
