practica 6. equilibrio químico
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Practica laboratorio de quimicaTRANSCRIPT
7/21/2019 PRACTICA 6. Equilibrio Químico
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PRÁCTICA 6
EQUILIBRIO QUÍMICO – PRINCIPIO DE LeCHATELIER
1. Competenci!.
Al terminar esta práctica el experimentador debe haber logrado: 1.1. Predecir y comprobar que cambios pueden ocurrir en un sistema en equilibriocuando se varía la concentración de los reactivos y/o productos que intervienen enél.1.". Aadir agentes externos !ácidos" bases o sales# a un sistema en equilibriopara observar su impacto.1.#. $xplicar en cada caso la acción del agente externo sobre el equilibrio.
". A!pecto! te$%ico!.
$l equilibrio químico se presenta en aquellas reacciones donde la e%iciencia detrans%ormación es menor del &''(.
)uando se inicia una reacción la velocidad de gasto de reactivos puede ser alta"pero si la reacción es reversible" los productos que se van %ormando reaccionanentre si para originar de nuevo los reactivos y por lo tanto la velocidad inicial vadisminuyendo hasta que se llega al equilibrio químico" donde las velocidades deconversión de reactivos a productos y viceversa llegan a ser iguales. Al alcan*ar el equilibrio dinámico las concentraciones" de todas las especies involucradas enél" permanecen constantes pues el grado de %ormación de cada una es igual algrado de consumo.
$sta relación de concentraciones constantes origina la constante de equilibrio" quepara la reacción general:
aA+bB ↔cC +dD
Por de%inición se expresa así:
Keq= [C ]c [ D ]d
[ A ]a [B]b
+onde:, - )oncentración molar
a constante de equilibrio puede calcularse a partir de la relación de concentracióny se denomina 0c1 pero cuando se trata de un sistema gaseoso también puedecalcularse de la relación de presiones y se denomina 0p.
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Para un mismo equilibrio gaseoso y considerando comportamiento ideal para lame*cla gaseosa participante en el equilibrio" la relación entre 0c y 0p se da por laecuación:
Kp= Kc( RT )∆n
+onde:2: )onstante universal de los gases ideales.3: 3emperatura en grados 0elvin.4n: a di%erencia de los coe%icientes de la reacción balanceada4n !5 coe%icientes de los productos# 6 !5 coe%icientes de los reactivos#
".1 &ACTORE' QUE A&ECTAN EL EQUILIBRIO QUÍMICO$l principio de e)hatelier %ue establecido al observar que todo equilibrio establepuede modi%icarse por una causa externa" pero que a continuación tiende hacia unnuevo estado de equilibrio" siempre y cuando la causa externa no sea tan drásticaque lo rompa de%initivamente. Por e7emplo" el cuerpo humano posee equilibriosque amortiguan los e%ectos que causan la ingestión de bebidas alcohólicas" dedrogas" de ácidos. +e bases" de toxinas" etc" modi%icándose temporalmente" peroluego regresando a un nuevo estado de equilibrio.
$l principio de e)hatelier se enuncia así: 8cuando un agente externo provoca uncambio que rompe el equilibrio de un sistema, se produce una reacción del sistema contra la causa que lo altera, teniendo a disminuirla de tal manera que se
produce, bajo las nuevas condiciones, otro equilibrio en el sistema.”
9arias son las causas que alteran un equilibrio químico:
".1.1 Cm(io! en concent%ci$n)i a un sistema se le saca o agrega una de las sustancias participantes" el sistematiende respectivamente a producir la sustancia que se sustra7o o a gastar lasustancia que se agregó" hasta que alcance el nuevo equilibrio. Por e7emplo parael equilibrio acuoso:
+¿
−¿+ H ¿
C H 3COOH ↔C H 3CO O¿
í se agrega un ácido %uerte que por consiguiente suministra ;< el sistema enequilibrio se despla*a en sentido inverso para gastar la parte del ;< agregadoreaccionando con acetato y produciendo ácido acético" pero sí se adiciona unabase el =;6 reacciona con el ;< presente %ormando ;>= y por lo tanto el sistemase despla*a en sentido directo para regenerar el ;< gastado.
".1." Cm(io! en e* +o*,men -E,i*i(%io /!eo!o0
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í la relación entre la sumatoria de los coe%icientes de las sustancias producidas yla sumatoria de los coe%icientes de los reactivos es &" los cambios de volumen noa%ectan el equilibrio" pero sí es di%erente de &" al reducir el volumen no a%ectan elequilibrio" pero si es di%erente de &" al reducir el volumen por e7emplo" el equilibriose despla*a hacia la menor sumatoria. $7emplo:
A (g )+2B ( g )↔2C ( g )+ D (g )
$l cambio de volumen no a%ecta. Pero en el siguiente sistema:
X ( g )+2Y ( g ) ↔2 Z ( g )
Al disminuir el volumen el sistema se despla*a hacia los productos !sumatoria delos coe%icientes es igual ># y al aumentar el volumen se despla*a hacia losreactivos !sumatoria de los coe%icientes es igual a ?#
".1.# Cm(io! en * p%e!i$n -E,i*i(%io /!eo!o0a presión puede cambiar de ? %ormas:
• Adicionando un gas que no participe en el equilibrio. $n este caso el equilibrio
no se altera pues la presión parcial de cada gas no cambia.
• )ambiando la presión parcial de uno de los gases. $sto equivale a variar la
concentración de él. !ver numeral >.&.&#
• )ambiando el volumen. !ver el numeral >.&.>#
".1. Cm(io! en * tempe%t,%@ientras no se mantenga una temperatura constante" ningn sistema químicopuede alcan*ar el equilibrio ya que 0c y 0p dependen de la temperatura. ossistemas químicos reaccionantes pueden ser exotérmicos o endotérmicos.
í la reacción en sentido directo es exotérmica entonces en sentido inverso seráendotérmica. í se agrega calor a un sistema en equilibrio" éste se despla*a en elsentido que consuma calor o sea en el sentido que la reacción sea endotérmica yviceversa.
NOTA) os )atali*adores e inhibidores son sustancias que alteran la velocidad deuna reacción pero no a%ectan el equilibrio químico.
#. E,ipo 2 Recti+o!.
$quipo
• Bn beaCer de >'' ml
• D tubos de ensayo
2eactivos
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• Eenol%taleina
• Fa=; '.& @
• ;)l '.& @
• 0)F '.& @
• Ee)l? '.& @
• 0)l '.G @
• 0HEe!)F#D '.>G @
• )u=H '.&@
• F;H=; D @
• ;>=H &.' @
. P%te e3pe%iment*.
.1 E,i*i(%io 4e ,n In4ic4o% $n varios casos usted ha utili*ado la %enol%taleína como indicador y en una de las
experiencias anteriores de este curso" consultó las estructuras de este indicador en su %orma ácida y básica. Aquí tendrá la oportunidad de interactuar directamente con este indicador y establecer los cambios estructurales al agregar ácidos y bases a este equilibrio" que simpli%icadamente y por la comple7idad de lasestructuras de la %enol%taleína" se puede expresar así:
−¿
+¿+ Fen¿
H − Fen ↔ H ¿ Kc=1×10
−9
Incoloro rojo
• $n un beaCer pequeo que contenga >' ml de agua" agregar H gotas de
solución acuosa etanólica de %enol%taleína" la solución queda incolora porqueel porcenta7e de disociación es muy pequeo !ver el valor de 0c#.
• Agregar ahora en %orma secuencial:
a. Iotas de Fa=; '.& @ hasta que apare*ca el color y permane*ca al agitar.b. Iotas de ;)l '.& @ hasta que desapare*ca el color c. 2epetir con base y luego con ácido y veri%icar sí para alcan*ar los
secuenciales equilibrios se tuvo que aumentar la cantidad de base o deácido.
• $n el siguiente cuadro aparece la explicación a los dos primeros pasos
$JBKKL2K=
−¿
+¿+ Fen¿
H − Fen ↔ H ¿
Recti+o De!p*5miento O(!e%+cione!C,! 4e*
4e!p*5miento
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Fa=;
M
Aparece color ro7o $l ión =;reacciona con el;< y eldespla*amiento ensentido directo
minimi*a la causaexterna y producealgo del ;<
gastado.
;)l N
e vuelve incoloro Al aumentar laconcentración de;< el sistema sedespla*a ensentido inversopara gastar partede lo agregado.
." E,i*i(%io) '*e! 7%%ic! 2 !,*ocin,%o.Para %ormar este equilibrio proceda de la siguiente %orma:
• $n un beaCer pequeo coloque & ml de Ee)l? '.& @ y G ml de 0)F '.& @. Al
me*clarlas aparecerá un color ro7i*o cuya intensidad depende de laconcentración de ión comple7o Ee!)F#D
?<. e debe diluir para me7or observación del color hasta completar >H ml de solución.
$l equilibrio es:
−¿+¿+3Cl
¿
3−¿+6 K ¿
SCN ¿6
¿
−¿↔ Fe¿+¿+6 SC N
¿
−¿+6 K ¿
3+¿+3Cl¿
Fe¿
Amarillo RojoPálido
O)ómo se puede abreviar este equilibrio
a intensi%icación o el debilitamiento del color ro7o" es la observación visualque vamos a utili*ar para comprobar el despla*amiento del equilibrio.
• +istribuir la solución anterior en D partes aproximadamente iguales en seis
tubos de ensayo. +e7e un tubo como testigo y a los demás agregar reactivosasí:
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a. A un tubo agregar '.G ml de Ee)l? '.& @b. A un tubo agregar '.G ml de 0)F '.& @c. A un tubo agregar '.G ml de 0)l '.G @d. A un tubo agregar '.G ml de Fa=; '.&@e. A un tubo agregar '.G ml de 0HEe!)F#D '.>G @
• $laborar una tabla como la de la parte H.& para consignar las observaciones y
explicaciones.
.# E,i*i(%io 4e '*e! C8p%ic! en me4io B9!ico$n esta parte aparecen dos equilibrios que pueden ser simultáneos:
−¿↔ Cu (OH )2
↓
2+¿+2OH ¿
Cu¿
Kps=1×10−19
Verde azul Azul Celeste
2+¿↓+ H 2
O
N H 3¿4
¿
2+¿+4 N H 4
OH ↔Cu ¿
Cu¿
Kps=2×10−13
Verde azul Azul intenso
Para establecerlos proceda de la siguiente %orma:
a. $n tres tubos de ensayo colocar & ml de solución '.& @ de )u=H y de7ar uno como testigo.b. A los dos tubos adicionar gota a gota y agitando Fa=; '.& @ hasta que se
precipite el )u!=;#> completamente" de7ar uno de ellos como testigo.c. Al otro tubo que contiene )u!=;#> agregar F;H=; D @ hasta que se
disuelva el precipitado y se %orme un color a*ul intenso.d. obre los dos tubos anteriores agregar gota a gota y agitando ; >=H &E
hasta que regrese al color" aunque más débil por la dilución" de la salcprica inicial que tiene como testigo.
e. $laborar una tabla como la de la parte H.& para consignar las observacionesy las explicaciones.
:. P%e/,nt!
:.1 $l indicador 8a*ul de bromo timolQ vira de color amarillo a a*ul en un intervalode p; entre D.' y R.D segn el equilibrio:
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−¿+¿+ nd
¿
H!nd ↔ H ¿
Amarillo Azul
Kndique el color que tomará al agregar este indicador a una solución de p;:a. G.Sb. R.>c. R.Dd. T.'
:." Jué concentraciones de ;< y =;6 tendrá cada una de las soluciones de lapregunta D.&
:.# Bna solución de Fa=; tiene un p; de &'.T. )ual es la concentración engramos / litros de Fa=;.
:. )alcule el p; de una solución '.H @ de ;F=> si 0a H x &' 6H
:.: Bna solución de ácido metaarsenioso se ha preparado de tal %orma quecontiene >.&G gr de ácido / litro de solución. Al medir el p; de la solución resultaser de G.G. )alcule la constante de acide* !0a#.
PREIN&ORME.
Al %inali*ar el experimento" el equipo de traba7o experimental entregará un
prein%orme" debidamente encabe*ado con el nombre de la práctica" los nombresde los experimentadores" la %echa y hora" y que contenga lo siguiente:&. a consulta individual de riesgos y normas de seguridad sobre las sustanciasquímicas que utili*aría en la práctica y el diagrama de %lu7o sobre el desarrollo dela misma.>. as tablas solicitadas
IN&ORME.+ebidamente encabe*ado" como se indicó en el prein%orme" el equipo de traba7opresentará un in%orme que contenga lo siguiente:
&. as tablas que entregó en el prein%orme complementadas y corregidas.>. as respuestas a las preguntas.?. $xplicar si se alcan*aron o no a desarrollar las competencias propuestas.H. $scribir sus conclusiones acerca de las di%icultades y %ortale*as de esta
práctica en el proceso de aprendi*a7e y sobre la utilidad de la misma.