La hidratación es el proceso mediante el cual el agua endurece el hormigón. La hidratación es un evento químico en el que los componentes principales del cemento crean enlaces químicos con las moléculas de agua, lo que da como resultado hidratos o productos de hidratación. Los agregados son partículas inertes que están unidas por cemento.
El proceso de intercambio de agua en el cuerpo se conoce como hidratación . Beber agua, masticar trozos de hielo, comer comidas ricas en agua, beber otros líquidos o alimentarlos por vía oral o directamente pueden ayudar. Cuando su cuerpo no tiene suficiente agua para funcionar correctamente, está deshidratado.
¿Qué es el Calor de Hidratación?
La reacción del cemento con el agua es exotérmica lo que libera una cantidad considerable de calor, esta liberación de calor se denomina calor de hidratación. El calor se entrega por hidratación de un mol de partículas a una presión constante. Cuanto más se hidrata la partícula, más calor se entrega.
Reacción de hidratación
En un doble enlace de carbono, se produce un proceso de hidratación cuando los iones de hidrógeno e hidroxilo se unen a un carbono. En la mayoría de los casos, un reactivo (típicamente un alqueno o alquino) interactúa con el agua para producir etanol, isopropanol o 2-butanol (alcoholes). La reacción química general de hidratación se da como,
RRC = CH 2 + H 2 O/ácido → RRC – CH 2 – OH
Por ejemplo, en el uso industrial, el etanol se fabrica mediante la hidratación del eteno.
CH 2 = CH 2 (g) + H 2 O (g) ⇄ CH 3 CH 2 OH (g)
Diferentes compuestos a diferentes velocidades liberan diferentes cantidades de calor. Si el producto de cemento se agrega con retardadores, altera las propiedades de fraguado rápido de C 3 A. La finura del cemento también tiene cierta influencia en la tasa de desarrollo de calor. El cemento normal generalmente produce 89-90 calorías/g en 7 días y 90-100 calorías/g en 28 días. Por lo tanto, la reacción involucrada en la evolución del calor es más rápida en el período inicial y continúa indefinidamente a una velocidad decreciente.
Fórmula para el Calor de Hidratación
La fórmula Calor de hidratación se caracteriza por la cantidad de energía que se entrega cuando un mol de partículas pasa por la hidratación. La receta del calor de hidratación viene dada por,
Calor de hidratación = ΔH solución – ΔH energía de red
Calor de hidratación en Cemento
Cuando el hormigón se mezcla con agua, se produce una reacción exotérmica en la que se libera mucho calor. A temperaturas más bajas, podría consumir mucho tiempo del día para que se cree una reacción de hidratación concreta. El aumento de las temperaturas conduce a una rápida producción de calor.
El cemento y otras sustancias añadidas se combinan como una sola, el resultado es una reacción exotérmica que incluye cemento y agua (hidratación). Posteriormente, se considera el efecto de calentamiento. El calor generado por reacciones químicas con el agua, como el generado durante el fraguado y endurecimiento del cemento Portland o la diferencia entre el calor de solución del cemento seco y el del cemento parcialmente hidratado.
Fórmula para Determinar el Calor de Hidratación en cemento:
H = H 1 – H 2 – 0,4 (th – 25,0)
dónde,
- H = calor de hidratación del cemento calcinado, kJ/kg,
- H 1 = calor de disolución del cemento seco,
- H 2 = calor de solución de una muestra parcialmente hidratada, y
- t h = temperatura final del calorímetro al final de la determinación en la muestra parcialmente hidratada, °C.
Si el calor de hidratación no se controla como se esperaba, especialmente si se trata de una gran cantidad o diseño, el calor no puede escapar sin ningún problema. El calor de hidratación puede generar temperaturas internas extremadamente altas en el diseño. Esto es especialmente obvio durante el desarrollo en un clima cálido, suponiendo que se vierte una gran cantidad de cemento rápidamente, o nuevamente en el caso de que haya una proporción excepcionalmente alta de concreto a agua.
En caso de que el calor de hidratación no se controle durante el desarrollo, puede causar extensión mientras el concreto se solidifica y se alivia. Una gran cantidad de calor, especialmente cuando se combina con un enfriamiento falso o relacionado con el clima durante el sistema de alivio, puede provocar interrupciones críticas. El desarrollo y la retirada de lo sustancial, junto con las rupturas posteriores, pueden generar problemas difíciles con la honestidad primaria de lo sustancial.
Problemas de muestra
Pregunta 1: La entalpía de la red de cloruro de sodio es ΔH para NaCl de 800 kJ/mol. Para hacer NaCl 1 M, el calor de la solución es +7,0 kJ/mol. Determine el calor de hidratación de Na + y Cl – , donde el calor de hidratación de Cl – es -500 kJ/mol.
Solución:
Dado que,
Energía de red = 800 kJ/mol
Calor de solución = 7.0kJ/mol
Calor de hidratación de Cl – = -500kJ/mol
Sustituye los valores en la fórmula dada:
Sabemos,
Calor de hidratación = (ΔH solución – ΔH energía de red )
= 7 – 800
= -793
Por tanto, Calor de hidratación del Na ++ Cl – = -793
Calor de hidratación del Na + = -793 – (-500)
Por lo tanto, Calor de hidratación de Na + = -293
Problema 2: El calor de una solución de cemento seco es 90, El calor de una solución parcialmente hidratada de una muestra es 100. Suponga que la temperatura calorimétrica final de la muestra obtenida es 110 °C, Determine el calor de hidratación del cemento .
Solución:
Sabemos que el calor de hidratación del cemento es
H = H 1 – H 2 – 0.4 (th – 25.0)
Sea H 1 = 90
y H2 = 100
donde la temperatura final del calorímetro es 110°C
Asi que,
H = 90-100-0,4 (110-25,0)
= -44
Por tanto, el calor de hidratación del cemento es -44 .
Problema 3: La entalpía de la solución de CuSO 4 anhidro es −17,0 kcal y la de CuSO 4 .5H 2 O es 3,0 kcal. Calcular la entalpía de hidratación del CuSO 4 .
Solución:
Como se indica,
Entalpía de solución de CuSO 4 anhidro = -17,0 kcal,
Entalpía de solución de CuSO 4 .5H 2 O = 3.0 kcal,
Entalpía de hidratación de CuSO 4 = -17,0 – 3,0
= – 20 kcal/mol
Por tanto, la entalpía de hidratación del CuSO 4 es de -20 kcal/mol .
Problema 4: La entalpía de red del NaCl sólido es 660 kJmol- 1 y la entalpía de la solución es 4 kJmol- 1 . Si la entalpía de hidratación de los iones Na + y Cl − están en una proporción de 2:3,5, ¿cuál es la entalpía de hidratación de los iones cloruro?
Solución:
Dado que,
ΔH red = 660 kJmol −1
ΔH solución = 4kJmol -1
ΔH hidratación = −ΔH solución + (−ΔH red )
= −4−660
= −664 kJ mol −1
La entalpía de hidratación de los iones sodio y cloruro en la proporción de 2:3,5.
Asi que,
2x + 3.5x =−664
o
x = −121
La entalpía de hidratación del ion cloruro es,
-121 × 3,5 = -423,5 kJ mol -1
Problema 5: Las entalpías de solución de BaCl 2 .2H 2 O y BaCl 2 son 8 y −24.2 kJ mol −1 respectivamente. Calcule el calor de hidratación de BaCl 2 a BaCl 2 .2H 2 O.
Solución:
Dado que,
BaCl2 (s) + ac. ⟶ BaCl2 ac . ΔH= −24,2 kJ/mol …..(1)
BaCl 2 .2H 2 O(s) + aq. ⟶ BaCl 2 (ac.) + 2H 2 O ΔH= 8kJ/mol
BaCl 2 + 2H 2 O ⟶ BaCl 2 + 2H 2 O + aq. ΔH= -8kJ/mol …..(2)
Sumando la ecuación (1) y (2), tenemos
BaCl2 (s) + ac. +BaCl 2(ac. ) + 2H 2 O (l) ⟶ BaCl 2aq . + BaCl 2 .2H 2 O( s ) + aq.
ΔH= (−24,2)+(−8)
BaCl 2 (s) + 2H 2 O (l) ⟶ BaCl 2 .2H 2 O
ΔH= −32.2kJ/mol
Por tanto, el calor de hidratación del BaCl 2 anhidro es de 32,2 kJ/mol .