UNIVERSIDAD NACIONAL AUTNOMA DE MXICO

FACULTAD DE QUMICA

LABORATORIO DE EQUILIBRIO Y CINTICA

INFORME DE PRCTICA N 2 CONSTANTE DE EQUILIBRIO. DISOLUCIN DEL KNO3

CERN RAMREZ LAURA B.GARA NUEZ KAREN NALLELYSOLANO DE YTA JOS ALEJANDROZAPOT ROSALO GUADALUPE

EQUIPO 3

GRUPO 4

LUNES DE 14:00 A 17:00

LABORATORIO L-102

SEMESTRE 2015-2

CONSTANTE DE EQUILIBRIO. DISOLUCIN DEL KNO3

A1.OBJETIVOS:

Estudiar el equilibrio de una reaccin de disolucin para determinar sus propiedades termodinmicas. A su vez se persiguen los siguientes objetivos: Determinar la solubilidad del KNO3 a diferentes temperaturas. Determinar la influencia de la temperatura sobre la solubilidad del compuesto mencionado y sobre su constante de equilibrio. Obtener la Kps. Obtener la constante de equilibrio de disolucin del KNO3 Obtener las propiedades termodinmicas G, H y S para la reaccin de disociacin del compuesto.

A1.1 INTRODUCCINExisten muchos compuestos qumicos en la naturaleza, los cuales poseen diferentes propiedades, una de ellas es la solubilidad, la cual se define como la mxima cantidad de soluto que se puede disolver en una determinada cantidad de disolvente a una temperatura especfica.

Adems de esta definicin de solubilidad, existe el concepto de solubilidad molar, la cual se define como el nmero de moles de soluto de un litro de una disolucin saturada (mol/L).

Dada una disolucin saturada de una sal insoluble, se puede inferir que existe una mnima cantidad de dicha sal disuelta y disociada en el disolvente. Una vez considerado esto, se puede establecer una constante de equilibrio entre los iones disociados. Para una reaccin:

AB(s) A+ + B-

Se expresa una constante Kps = [A+] [B-] llamada constante del producto de solubilidad. (No se incluye en la constante de equilibrio al reactivo debido a que este se encuentra en estado slido y tiene una actividad igual a uno).

El producto de solubilidad de una reaccin, tambin llamado constante del producto de solubilidad es el producto de las concentraciones molares de los iones constituyentes, cada una elevada a la potencia de su coeficiente estequiomtrico en la ecuacin de equilibrio.

El valor de la Kps se interpreta de manera sencilla, entre ms pequeo sea el valor, menos soluto ser capaz de disolverse en agua.

Existen diferentes factores que pueden afectar la solubilidad de un compuesto y cambiar el valor de la constante de equilibrio. Estos factores son diversos, entre los cuales se encuentran la temperatura y el efecto del in comn.

El efecto de in comn se presenta cuando en una disolucin saturada coexisten dos iones iguales, lo que genera que el producto de las concentraciones de los iones (conocido como producto inico) sea mayor que el valor de la constante, generando una precipitacin para que, por principio de Le Chatelier, la reaccin alcance de nuevo el estado de equilibrio.

A1.2 PROBLEMA A RESOLVER

Determinar el valor de la constante de equilibrio para la disolucin del KNO3a temperatura ambiente. Calcular el valor de G, H y S a estas mismas condiciones.KNO3(s) + H2O = K+(ac)+-NO3(ac)

A2. PROPUESTA DEL DISEO EXPERIMENTAL

Variables: Temperatura y Solubilidad Hiptesis: Si determinamos la temperatura (ambiente) a la cual el compuesto es soluble en cierta cantidad de disolvente, entonces podremos determinar la solubilidad de este compuesto

Metodologa Empleada:

Llenar con agua el vaso de precipitados para bao mara, calentar el agua con la resistencia sin dejar que esta se evapore, y en la probeta agregar los 4gr de KNO3 proporcionados. Agregarle a la probeta 3ml de agua destilada con la bureta proporcionada, una vez formados los cristales proceder a introducir la probeta al bao mara y calentar la disolucin anterior hasta que ya no sean visibles los cristales.

Colocar la probeta en agua fra y registrar la temperatura a la cual comienzan a formarse los primeros cristales a la disolucin anterior agregarle 1ml de agua destilada con la bureta, y volver a calentarla en el bao mara hasta que desaparezcan los cristales. Colocar la probeta en agua fra y registrar la temperatura a la cual comienzan a formarse los primeros cristales.Repetir los pasos anteriores agregando 1 ml hasta que la temperatura de cristalizacin sea igual a la temperatura ambiente. Esto con el fin de conocer la solubilidad del KNO3.A3. DATOS, CALCULOS Y RESULTADOSTabla 1. Masa de KNO3 = 4 gramosn KNO3 (mol)Vol. De agua agregado (ml)Vol. Total de solucin (ml)Temperatura (C)Temperatura (K)

0.0395634.567.5340.65

0.0395615.553.8326.95

0.0395616.544.4317.55

0.0395617.537.8310.95

0.0395618.532.4305.55

0.0395619.530.2303.35

0.03956110.527.2300.35

2. Algoritmo de clculo

[K+] [NO3-] = (s)(s)= s2 = Keqa) Constante de equilibrio de la disolucin de KNO3

b) Relacin de la constante de equilibrio de la solucin del KNO3 con la energa de Gibbs.

= -RT (lnK)

InK = - + c) Relacin de la constante de equilibrio con la entalpia y entropa de reaccin.

Tabla 2.clculo de propiedadesVolumen total solucin (mL)Temperatura (K)1/T(K-1)Solubilidad (S)(mol/L) kLn kGS

4.5340.650.002968.7777.054.34-12291.60145.34

5.5326.950.003067.1851.583.94-10709.95146.60

6.5317.550.003156.0836.933.61-9530.80147.22

7.5310.950.003225.2727.743.32-8582.99147.30

8.5305.550.003284.6521.603.07-7798.85147.34

9.5303.350.003304.1617.292.85-7187.85146.39

10.5300.350.003333.7714.162.65-6617.34145.95

H=37220 J/molGrafica de lnk Vs 1/T

A4. ANALISIS DE RESULTADOS. 1. calcular la pendiente y el coeficiente de correlacin. Qu representa est pendiente? Qu unidades tiene. Anotar los resultados

m=-3974 R2=0.971Hay que tener en cuenta que la m= por lo que si se hace el anlisis dimensional quedara en unidades de temperatura K

2. comparar el valor del H obtenido experimentalmente con el terico calculado a 25C

Hterico=37220Hexperimental= H=-(-3974K)(8.314 )=33039.84%error=11.23%

3. calcular el S a partir de los valores de G y H obtenidos para cada evento

=133.07=133.81=134.55=133.86=133.67

4. a partir de los resultados obtenidos para G, H y S contestar las siguientes preguntasA) es el proceso de disolver el KNO3 en agua espontaneo a todas las temperaturas dadas? R= En la tabla de clculo de las propiedades se puede ver que el G es negativo a todas las temperaturas y por lo tanto G0 el proceso es espontneo B) es una reaccin que libera energa o que requiere energa? R=al calcular el valor del Hexperimental se puede ver que sali un valor del 33039.84 y por lo tanto si el H0 es un proceso endotrmico por lo tanto requiere de energa. C) es el valor de S consistente con esperado para esta reaccin? R=El S tiene valores positivos por lo que quiere decir que que si S0 aumenta el nmero de microestados y si es lo que se esperaba ya que los iones K+ y NO3- van a tener muchas ms posibilidades de acomodo de estos solvatados en agua que en un slido Lenguaje termodinmico 1. Definir cul es el sistema termodinmico.La disolucin que se llev a cabo de KNO3 en medio acuoso 2. Cuntos componentes tiene el sistema y cules son?Esta el soluto que es KNO3 y disolvente que es H2O3. clasificar este sistema de acuerdo A) al nmero de fases: homogneo B) su interaccin con el entorno: es un sistema cerrado 4. Cules son las paredes del sistema y como se clasifican A) Por interaccin mecnica sistema-entorno: las paredes son rgidas ya que son el vaso de precipitados B) Por la interaccin trmica sistema-entorno: son diatrmicas C) Por el paso de materia sistema-entorno?: es permeable ya que por medio de la boca del vaso se puede pasar materia

A5. INVESTIGAR DOS APLICACIONES DEL TEMA DE LA PRCTICA EN LA INDUSTRIA

Produccin industrial de amoniaco: el Principio de Le Chatelier en accin.En el ao1918, el qumico alemnFritz Haber(1868-1934) obtuvo elPremio Nobel de Qumicapor sus investigaciones sobre la termodinmica de las reacciones gaseosas; estas investigaciones derivaron, en 1913, en el proceso deproduccin de amoniaco a escala industrial, que an hoy se utiliza, y que lleva su nombre:proceso Haber.

El proceso permite comprender losfactores cinticos y termodinmicosque influyen en las velocidades de reaccin y en la evolucin de los equilibrios qumicos. Esto y la abundancia del uso delamoniacoen la vida cotidiana y en otros muchos procesos, hacen que elproceso Habercombine muy bien la teora con la utilidad prctica de la qumica.Elamoniacoes un compuesto muy utilizado como materia prima para la elaboracin de tintes, plsticos, fertilizantes, fibras sintticas y explosivas.

Cuando el carburo clcico se calienta a 1100C en presencia de nitrgeno, se forma cianamida clcica, CaCN2, que, tratada al vapor, desprende amoniaco. No obstante, la cianamida es un compuesto altamente txico, por lo que el procedimiento cay en desuso y en la actualidad slo se utiliza a nivel industrial el proceso Haber.En elproceso Haberse obtienenitrgeno gaseoso, N2, por licuefaccin parcial del aire o hacindolo pasar a travs de coque al rojo. El nitrgeno as obtenido se mezcla conhidrgenopuro, conduciendo la mezcla a lo largo de unos tubos convertidores rellenos de una masa cataltica porosa, que generalmente est compuesta por xidos de hierro y pequeas cantidades de xidos de potasio y aluminio.

A6. CONCLUSION

Al diluir la disolucin, disminuye la temperatura a la que cristaliza el slido es decir lnK es inversamente proporcional a la temperatura. Entonces si se aumenta la temperatura la K ser mayor lo cual significa que habr ms producto (iones) presentes que reactivos (solido). Esto significa que la solubilidad de la sustancia ser mayor conforme aumente la temperatura. Gracias a los resultados obtenidos en los experimentos podemos ver que las concentraciones del soluto dependen en gran medida de la cantidad de solvente ya que a mayor cantidad de solvente menor ser la temperatura de disolucin de soluto. Estas caractersticas nos ayudan a determinar los diferentes puntos de equilibrios que existen entre el estado lquido y solido. Tambin podemos decir que la constante de solubilidad depende en gran medida de la cantidad de disolvente que una sustancia contenga ya que los resultados nos demuestran que la cantidad de soluto nunca fue modificada y a medida en que el volumen de solvente aumento la constante de equilibrio fue menor.

A7.MANEJO DE RESIDUOS

Los residuos se colocan en un vaso de precipitados previamente etiquetado. El KNO3 se recupera por evaporaciones y cristalizaciones sucesivas. Finalmente se seca en una estufa al vaco a temperatura de 50 grados C por 24 horas.

BIBLIOGRAFIA:

QuimiTube.com, Produccin Industrial del Amoniaco: El Principio de Le Chatelier en accin, [En Lnea], Consultado: 18 de febrero de 2015 a las 8:52 p.m., Disponible en: http://www.quimitube.com/produccion-industrial-amoniaco-sintesis-de-haber-principio-le-chatelier