UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOSFACULTAD DE INGENIERIA GEOLOGICA, MINERA, METALURGICA Y GEOGRAFICA

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS

Ao de la Diversificacin Productiva y del Fortalecimiento de la Educacin

FACULTAD DE INGENIERIA GEOLOGICA, MINAS, METALURGICA, GEOGRAFICA Y CIVIL

FACULTAD DE QUIMICA E INGENIERIA QUIMICA

E.A.P. ING. GEOLOGICA

CURSO: LABORATORIO DE QUIMICA GENERAL

EQUILIBRIO QUIMICO Y CONSTANTE DE EQUILIBRIO

ING. HUGO GALARRETA DIAZ

INTEGRANTES

MENDOZA CCOA, DINA YANETH 15160147PEREZ PERALTA, JOSE RONALD 15160015REYES MENDOZA, RUBEN 15160153SANCHEZ CAPCHA, CRISTEL ARACELI 15160017

JUEVES 18 DE JUNIO DEL 2015

TABLA DE CONTENIDO

1. CARATULA. Pg. 12. TABLA DE CONTENIDOS Pg. 23. INTRODUCCION Pg. 3 4. PRINCIPIOS TEORICOS Pg. 45. DETALLES EXPERIMENTALES.. Pg. 76. PROCEDIMIENTOS EXPERIMENTAL.. Pg. 87. CONCLUSIONES.. Pg. 148. RECOMENDACIONES.. Pg. 159. APENDICE.. Pg. 1610. BIBLIOGRAFIA. Pg. 18

INTRODUCCION

El equilibrio qumico es el estado al que evoluciona de FORMA ESPONTNEA un sistema qumico, en el que tiene lugar una reaccin qumica REVERSIBLE. Cuando se alcanza esta situacin, desde el punto de vista macroscpico, se observa que las CONCENTRACIONES de las sustancias, tanto reactivos como productos de la reaccin, permanecen CONSTANTES a lo largo del tiempo. Desde el punto de vista microscpico los procesos siguen teniendo lugar indefinidamente: continuamente los reactivos se transforman en productos y estos a su vez reaccionan para producir los reactivos de partida, pero al hacerlo a igual velocidad, las concentraciones de ambos no varan. As pues se trata de una SITUACIN DINMICA. As pues, si tenemos un equilibrio de la forma:

a A + b B c C + d D

Se define la constante de equilibrio Kc como el producto delas concentraciones en el equilibrio de los productos elevadas a sus respectivos coeficientes estequiomtricos, dividido por el producto de las concentraciones de los reactivos en el equilibrio elevadas a sus respectivos coeficientes estequiomtricos, para cada temperatura.El equilibrio qumico es un fenmeno cuya naturaleza dinmica permite su MODIFICACIN con slo variar algunos factores de los que depende, como temperatura, presin, volumen o concentraciones de las sustancias que intervienen en la reaccin, lo cual resulta de vital importancia para aumentar el rendimiento de los procesos industriales.

PRINCIPIOS TERICOS

EQUILIBRIO QUIMICO

Es la denominacin que se hace a cualquier reaccin reversible cuando se observa que las cantidades relativas de dos o ms sustancias permanecen constantes, es decir, el equilibrio qumico se da cuando la concentracin de las especies participantes no cambia, de igual manera, en estado de equilibrio no se observan cambios fsicos a medida que transcurre el tiempo.Apesardequeunsistemaqumicoenequilibrioparecequenosemodifica con el tiempo, esto no significa que no est ocurriendo ningn cambio. Inicialmente, los reactivos se combinan para formar los productos, pero llega un momento en que la cantidad de producto es los suficientemente grande que estos productos reaccionen entre s volviendo a formar los reactivos iniciales. De esta manera transcurren simultneamente dos reacciones: directa e inversa. El equilibrio se alcanza cuando los reactivos se transforman en productos con la misma velocidad que los productos vuelven a transformarse en reactivos (velocidad de reaccin directa igual a velocidad de reaccin inversa).

LA LEY DE ACCIN DE MASAS:

En un proceso elemental, el producto de las concentraciones en el equilibrio de los productos elevadas a sus respectivas coeficientes estequiomtricos, dividido por el producto de las concentraciones de los reactivos en el equilibrio elevadas a sus respectivos coeficientes estequiomtricos, en una constante para cada temperatura llamada constante de equilibrio.La magnitud Kc mide el grado en que se produce una reaccin, asi:Cuando Kc > 1 indica que en el equilibrio la mayora de los reactivos se convierten en productos.Cuando Kc se aproxima a infinito (es grande), en el equilibrio prcticamente solo existen los productosCuando Kc < 1, indica que cuando se establece el equilibrio, la mayora de los reactivos quedan sin reaccionar, formndose solo pequeas cantidades de producto

FACTORES QUE MODIFICAN EL EQUILIBRIO

De los factores que afectan la velocidad de una reaccin, solamente alteran el punto de equilibrio de dicha reaccin: la concentracin de las sustancias involucradas en la reaccin, la presin, cuando reactivos y productos son gases y la temperatura.

PRINCIPIO DE LE CHTELIERA finales del siglo XIX, el qumico francs Henry le Chtelier (1850- 1936) postul que cuando en un sistema en equilibrio se modifica cualquiera de los factores mencionados, se afecta la velocidad de la reaccin y el punto de equilibrio se desplaza en la direccin que tienda a contrarrestar el efecto primario de dicha alteracin.

CONCENTRACINCuando la concentracin de una de las sustancias en un sistema en equilibrio se cambia, el equilibrio vara de tal forma que pueda compensar este cambio.Por ejemplo, si se aumenta la concentracin de uno de los reaccionantes, el equilibrio se desplaza hacia la derecha o hacia el lado de los productos.Si se agrega ms reactivos (como agregar agua en el lado izquierdo del tubo) la reaccin se desplazar hacia la derecha hasta que se restablezca el equilibrio.Si se remueven los productos (como quitar agua del lado derecho del tubo) La reaccin se desplazar hacia la derecha hasta que se restablezca el equilibrio.

TEMPERATURALa variacin de equilibrio causada por un cambio de temperatura depender de si la reaccin tal como est escrita es exotrmica, o endotrmica. Reacciones ExotrmicasSi la reaccin esexotrmicase puede considerar al calor como uno de los productos, por lo que al aumentar la temperatura el equilibrio se desplaza hacia la izquierda.A+BAB+calorSi se disminuye la temperatura, el equilibrio se desplazar hacia la derecha. Reacciones EndotrmicasSi la reaccin esendotrmica, el calor se considera como un reactivo.A+B+calorABPor lo tanto, si se aumenta la temperatura se favorece un desplazamiento del equilibrio hacia la derecha y si se disminuye, hacia la izquierda. PRESINSi se aumenta la presin de un sistema en equilibrio, el equilibrio se desplazar de forma que disminuya el volumen lo mximo posible, es decir, en el sentido que alivie la presin. Como ejemplo, considrese el efecto de triplicar la presin en el siguiente equilibrio:

Al existir dos volmenes de gas del lado de los productos, implica que hay una mayor cantidad de molculas de NO2y al aumentar la presin se favorece un mayor nmero de colisiones entre molculas en el lado de los productos, por lo que el equilibrio se desplaza hacia la izquierda.

DETALLES EXPERIMENTALES

MATERIALES:

5 Tubos de ensayo de igual altura y dimetro Gradilla Probeta de 25 ml Pipeta de 5.0 y 10.0 ml Vaso precipitado de 150 ml Pisceta Goteros Regla milimetrada 5 Etiquetas Fuente de luz blanca difusa

REACTIVOS:

Tiocianato de potasio 0.002M Cloruro frrico 0.2M KCl slido Agua destilada

PROCEDIMIENTOS EXPERIMENTALES

1. PRINCIPIO DE LE CHATELIER

REVERSIBILIDAD ENTRE EL CLORURO DE HIERRO (III) Y EL TIOCIANATO DE POTASIO

En esta parte se har un examen cualitativo de la reaccin En un vaso de precipitacin adicionar 20 ml de agua destilada y aadir 3 gotas de FeCl3 y KSCN respectivamente de los goteros. La solucin resultante dividir en partes iguales y transvasar a cuatro tubos de ensayo. Observe el color y anote El primer tubo es el tubo estndar (o patrn) Aadir al segundo tubo 3 gotas de solucin de KSCN Agregar al tercer tubo 3 gotas de solucin de FeCl3 Aadir al cuarto tubo unos cristales de cloruro de potasio y agitar vigorosamente Comparar el color de cada una de las soluciones con respecto al primer tubo. De ser posible emplear la luz blanca difusa.

DETERMINACIN CUANTITATIVA DE LA CONSTANTE DE EQUILIBRIO MEDIANTE EL MTODO COLORIMTRICO

INDICACIONES:

a. La concentracin del ion tiocianato de hierro (III); [(FeSCN)+2 ] se determinar por una tcnica calorimtrica (igualacin de colores).

b. Una vez conocida la concentracin del ion (FeSCN)+2(ac) se puede calcular la concentracin de los dems componentes en el equilibrio:

A partir de las concentraciones iniciales y los volmenes empleados de las soluciones de FeCl3 y KSCN se puede calcular la concentracin inicial de los iones: Fe+3(ac) y SCN-(ac) respectivamente.

c. La experiencia se plantea de manera que siempre se utilizar un exceso de ion Fe+3 ; as el reactivo limitante siempre ser SCN-, la concentracin de ion Fe+3 variar, mientras que la concentracin del ion SCN- ser constante.d. La variacin de la concentracin del ion Fe+3 se observar por la diferencia en la intensidad del color rojo ( que se debe a la formacin del ion complejo (FeSCN+2(ac)). La concentracin del tiocianato de hierro en equilibrio ser la misma que la concentracin inicial del SCN-.e. Es necesario suponer que la reaccin en el primer tubo llega a completarse y este ser el estndar que se tiene para determinar la concentracin del ion (FeSCN)+2(ac) en los dems tubos, como la intensidad del color depende de este ion y de la profundidad del lquido, se puede igualar el color del tubo estndar con el de los tubos, extrayendo liquido del tubo estndar.

PARTE EXPERIMENTAL

En tres tubos de ensayo limpios y secos, rotulados con los nmeros: 1, 2 y 3, aadir 5.0 ml de solucin de tiocianato de potasio (KSCN) 0.002M a cada uno. Aada 5.0 ml de FeCl3 0.2M al tubo 1, ste ser el tubo estndar. Prepare soluciones de FeCl3 0.032M y 0.0128M, a partir de la solucin 0.2M por diluciones sucesivas. As para obtener una solucin 0.032M, se mide4.0 ml de la solucin 0.2M en la probeta graduada y se completa a 25 ml con agua destilada, vierta los 25 ml de la probeta al vaso de 150 ml limpio y seco para mezclar bien.

En el tubo #1: No agregamos ninguna sustancia pues este nos servir como tubo estndar o patrn para comparar con el resto de tubos. Este tubo presenta un color naranjaEn el tubo #2: Agregamos 3 gotas de KSCN. La sustancia originalmente naranja se torna rojo sangre muy fuerte ( es el ms oscuro de todos los tubos). Como el color del compuesto es ms intenso, concluimos que la reaccin se ha desplazado hacia la derecha ()En el tubo #3: Agregamos 3 gotas de FeCl3. Al comparar con el patrn( color naranja), observamos que el tubo #3 marca un color rojizo oscuro. Al haberse tornado ms oscuro, podemos concluir que la reaccin se ha desplazado hacia la derecha ()En el tubo #4: Agregamos cristales de KCl. Al comparar con el patrn (color naranja), observamos que el tubo #4 marca un color naranja muy claro, podemos concluir que la reaccin se ha desplazado hacia la izquierda ()

De la solucin obtenida en el vaso de 150 ml, medir con la pipeta 5.0 ml y vierta al tubo 2 . Luego medir 10.0 ml y verter a la probeta graduada limpia y seca para preparar la solucin 0,0128M de FCl3 (descartar la solucin que queda en el vaso), completar en la probeta con agua destilada hasta 25ml. Mezcle vienen un vaso de 150ml. De esta solucin separe 5,0ml y vierta al tubo(3). Descarte lo que queda en el vaso.

Preparacin de 25 ml de solucin de FeCl3 0.032A partir de un volumen V1 de una solucin de FeCl3 0.2M queremos preparar 25 ml de FeCl3 0.032M.

Veamos:

Preparacin de 25 ml de solucin de FeCl3 0.0128MA partir de un volumen V3 de una solucin de FeCl3 0.032M queremos preparar 25 ml de FeCl3 0.0128M.

Veamos:

Comparar el color de la solucin del tubo estndar, tubo(1) con la del tubo (2) envueltos en papel blanco, mirando hacia abajo a travs de los tubos que estn dirigidos a una fuente de luz blanca difusa. Extraer liquido del tubo estndar y la del tubo comparado. (El contenido que se extraer con la pipeta de 5.0ml del tubo estndar se vierte en el vaso de 150ml, ya que si por un mal clculo visual se podra extraer demasiado lquido, el cual se repone si es necesario hasta que se iguale a la coloracin). En igual forma se trabaja con el par de tubos: 1 y 3. Extrayendo liquido siempre del tubo estndar. Anotando las alturas de los dos lquidos en el momento que se igualen las intensidades del color.

DATOS Y CALCULOS

1. Determine la razn de altura experimental de cada par, dividendo la altura del lquido del tubo (1), entre las alturas de los lquidos de los tubos (2) y (3). Donde la altura del tubo estndar va como numerador y la altura del tubo comparado como denominador, siendo siempre la razn de alturas (ri < 1 donde i=2,3)

h[SCN-]: tubo de muestraH:tubo 2 o 3

Comparacin de tubo (1) y(2):

Altura del tubo patrn (1) = 3.6Altura del tubo (2)= 4.7

[FeSCN+2] = x = 0.0007[Fe+3] = 0.016-x = 0.016-0.0007[SCN-] = 0.001-x = 0.001-0.0007

Calculemos el Keq:

Comparacin del tubo (1) y (3):

Altura del tubo patrn (1) = 2.4Altura del tubo (3)= 4.7

[FeSCN+2] = x = 0.0005[Fe+3] = 0.016-x = 0.016-0.0005[SCN-] = 0.001-x = 0.001-0.0005

Calculemos el Keq:

2. La concentracin inicia del ion SCN-, en los tubos 1 al 3 ser diferente a 0,002M, ya que se ha diluido a 10ml, entonces la concentracin del SCN- ser de 0,001M, esta concentracin inicial pasara mayormente al equilibrio ya que el reactivo limitante.Multiplicando la razn de espesor del lquido por la concentracin del ion SCN-(constante), se calcula la concentracin del ion complejo (FeSCN)+2(ac) en el equilibrio.[(FeSCN)(equilibrio) =ri x [SCN-](inicial)3. Calcule la concentracin del ion Fe+3(ac) (en equilibrio), restando la concentracin inicial del ion Fe+3. 4. Calcule la concentracin en equilibrio del ion SCN-(ac),en los tubos respectivos restando la concentracin del ion complejo formado (FeSCN+2), de la concentracin inicial de SCN-(ac).5. Empleando las concentraciones en equilibrio que ha calculado para cada especie, realice las operaciones matemticas para obtener la expresin adecuada que represente el equilibrio del sistema.

a. [Fe+3] [SCN-] [(FeSCN)+2]b. c. d. POR LO TANTO EL Kc PROMEDIO ES:

CONCLUSIONES

Mediante el experimento realizado en el laboratorio se observ que a medida que baja la concentracin del fierro el color tambin va variando de fuerte a ms dbil.El color de Fe+3 en solucin es de color naranja, pero cuando se mezcla con el SCN este se torna de color rojo.Hemos hallado experimentalmente el valor de la constante de equilibrio, sin embargo, hemos obtenido clculos diferentes en el laboratorio, esto indica que se ha cometido errores al realizar el experimento.Se aprendi tambin una nueva tcnica para determinar el equilibrio que se da en una reaccin reversible. Esta tcnica se le denomina colorimetra.

RECOMENDACIONES

Los materiales deben estar limpios y secos antes del proceso de experimentacin. Tener mucho cuidado al vaciar las gotas en las soluciones ya que podra haber alguna alteracin. Se recomienda llevar algn tipo de orden con los tubos de ensayos al momento de realizar los experimentos ya que cada tubo tiene distinto tipo de concentracin y se podra mezclar entre ellos. Tener cuidado al pipetear las soluciones. Tener cuidado con los tubos de ensayos. Estar siempre viendo el cambio de colores de las concentraciones y tomar apuntes

APENDICE

CUESTIONARIO:

1. Explique en que consiste la tcnica colorimtrica. Nos indica las concentraciones en el equilibrio de las sustancias participantes en la reaccin, calcular el porcentaje de disociacin por parte de los reactantes, el rendimiento de la reaccin 2. Cul ser la concentracin en el equilibrio del ion complejo (ac) en el tubo nmero 2?Altura del lquido en el Tubo Patrn: 4.7 cmAltura del lquido en el Tubo #2: 2.4 cm

Hallemos x con la formula

x = 5.1x 10-4M

3. Cul ser la concentracin en el equilibrio del ion SCN en el tubo nmero 3?

Altura del lquido en el tubo patrn: 4.7 cmAltura del lquido en el tubo #3: 3.6 Calculamos el valor de x con la formula

x = 7.7x 10-44. Qu informacin proporciona la constante de equilibrio obtenido?

Sabemos que la magnitud de la constante de equilibrio indica si una reaccin en equilibrio es favorable a los productos a los reactivos. Si K es mucho mayor que 1 (K>1), el equilibrio se desplazar a la derecha y favorecer a los productos. Por lo contrario, si K es mucho menor que 1 (K