NACIONAL UNIVERSIDAD SANTIAGO ANTNEZ DE MAYOLOFACULTAD DE CIENCIAS DEL AMBIENTE

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA SANITARIA

INFORME DE LABORATORIO N 01

CURSO: FISICOQUIMICA

SEMESTRE ACADMICO: 2014_II

CICLO: III

DOCENTE: YUPANQUI TORRES, Edson

ESTUDIANTE: VELASQUEZ RAMIREZ Loi Lewis

HUARAZ PER2014

DETERMINACIN DE LA CONSTANTE DE EQUILIBRIO Y APLICACIN DEL PRINCIPIO DE LE CHATELIER

I. OBJETIVOS Estudiar el equilibrio qumico desde el punto de vista cualitativo (Principio de Le Chatelier) y cuantitativo (Determinacin de la constante de equilibrio).

II. MARCO TERICOCuando una reaccin qumica ha alcanzado el equilibrio, permanecen constantes las concentraciones de los reactivos y productos con el tiempo. Sin embargo sigue haciendo conversin entre las especies que constituyen los reactivos y las que constituyen los productos, por lo que se dice que el equilibrio es un estado dinmico. Para una reaccin hipottica reversible

La constante de equilibrio a una determinada temperatura, aplicando la Ley de Accin de masas resulta:

Los cambios en las condiciones experimentales pueden perturbar el balance y desplazar la posicin de equilibrio, favoreciendo ya sea la reaccin directa o inversa. Las variables que se pueden controlar experimentalmente son: temperatura, concentracin y presin-volumen (para gases). La direccin hacia donde se desplaza la reaccin cuando se altera alguna de las variables mencionadas est determinada por el Principio de Le Chatelier; una manera de expresar este principio es: Si se aplica un esfuerzo externo a un sistema en equilibrio, el sistema se ajusta por s mismo, de tal modo que el esfuerzo se contrarresta parcialmenteUn ejemplo de equilibrio qumico es la disociacin de un cido dbil:

La constante de equilibrio, en este caso ser la constante de disociacin, Ka:

Como hemos visto, el equilibrio qumico representa un balance entre las reacciones directa e inversa. Las variaciones en las condiciones experimentales pueden alterar este balance y desplazar la posicin de equilibrio, haciendo que se forme mayor o menor cantidad del producto deseado.La variacin de uno o varios de los siguientes factores pueden alterar la condicin de equilibrio: Latemperatura Lapresin Elvolumen Laconcentracinde reactantes o productosComo ya se dijo, elPrincipio de Le Chatelierestablece que, si un sistema en equilibrio se somete a un cambio de condiciones, ste se desplazar hacia una nueva posicina fin de contrarrestar el efecto que lo perturb y recuperar el estado de equilibrio.A. Variacin de laTemperaturaUna ecuacin exotrmica como:

Se puede escribir as:

Y una ecuacin endotrmica como:

Se puede escribir as:

De donde podemos observar que unincremento de temperaturafavorecer el sentido queconsuma parte de se exceso de calor, mientras queuna disminucin de la temperaturafavorecer el sentido queregenere parte del calor eliminado.En conclusin:Si seincrementala temperatura, se favorece elsentido endotrmicode la reaccin.Unadisminucinde la temperatura, favorece elsentido exotrmicode la reaccin.B. Variacin de laPresiny elVolumenSiaumenta la presinde un sistema gaseoso en equilibrio,disminuye el volumen, entonces el sistemase desplaza hacia donde hay menor nmero de moles.Sila presinde un sistema gaseoso en equilibriodisminuye, elvolumen aumenta, entonces el sistemase desplaza hacia donde hay mayor nmero de moles.Por ejemplo, para la siguiente reaccin:

Observamos que al disminuir el volumen del sistema en equilibrio, se incrementa presin interna, en consecuencia la reaccin buscar disminuirla, desplazndose hacia donde haya menor nmero de moles, por lo tanto se favorece el sentido directo de la reaccin, hasta restablecer el estado de equilibrio.En conclusin:Siaumenta la presinde un sistema gaseoso en equilibrio, el sistema se desplaza haciadonde hay menor nmero de moles.Sidisminuye la presinde un sistema gaseoso en equilibrio, el sistema se desplaza haciadonde hay mayor nmero de moles.Sidisminuye el volumende un sistema gaseoso en equilibrio, el sistema se desplaza haciadonde hay menor nmero de moles.Siaumenta el volumende un sistema gaseoso en equilibrio, el sistema se desplaza haciadonde hay mayor nmero de moles.C. Variacin de laConcentracinCuandoaumenta la concentracinde una sustancia que se encuentra en un sistema en equilibrio, el sistema se desplazar de modo queutiliza parcialmente la sustancia que se adicion.Ladisminucin de la concentracinde una sustancia que se encuentra en un sistema en equilibrio, ocasionar que el sistema se desplace en el sentido quele permita reemplazar parcialmente la sustancia que se removi.El valor de la constante de equilibrio, K, no vara.Para la siguiente reaccin en equilibrio:

Si se agrega oxgeno, el sistema reacciona consumiendo parte del exceso, hasta restablecer el equilibrio:

En conclusin:Si seincrementa un reactivo, el sistema lo consumir parcialmente, favoreciendo el sentido directo de la reaccin.Si seincrementa un producto, el sistema lo consumir parcialmente, favoreciendo el sentidoinverso de la reaccin.D. Efecto del CatalizadorUn catalizadoracta sobrela rapidezcon la que se alcanza el equilibrio, perono modifica la composicin de la mezcla, por lo tanto,no afecta el valor de la constante de equilibrio.

III. MATERIALES Y REACTIVOS

a. b. REACTIVOS:

KSCN (Sulfocianuro de potasio) 0,2 M Fe(NO3)3 (Nitrato Frrico) 0,2 M K2Cr2O7 (Dicromato de Potasio) 0,1 M K2CrO4 (Cromato de Potasio) 0,1 M BaCl2 (Cloruro de Bario) 0,1 M BiCl3 (Cloruro de bismuto) 0,1 M CH3COOH (cido actico) 0,1 M NaOH (Hidrxido de Sodio) 0,1 M HCl (cido Clorhdrico) 0,1 M Indicador Fenolftalena

c. MATERIALES:

Gradilla con 10 tubos de ensayo. Vasos de precipitados. Mechero de bunsen. Erlenmeyer de 150 mL De capacidad. Pipeta graduada de 10 mL. Equipo de titulacin completo. Papel indicador universal. Varilla de vidrio. Probeta de 50 mL De capacidad

IV. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL:4.1. ASPECTO CUALITATIVO (PRINCIPIO DE LE CHATELIER)4.1.1. En un tubo de ensayo, colocar 3 mL de solucin de Bi Cl3 0,1 M. Este reactivo reacciona con el agua para dar un precipitado de oxicloruro de bismuto de acuerdo a la ecuacin:

Aadir enseguida HCl concentrado gota a gota, hasta que el precipitado se disuelva, luego aadir agua hasta que el precipitado vuelva a aparecer.En otro tubo de ensayo precipitar nuevamente el BiOCl con la mnima cantidad de agua (aadiendo gota a gota). Ensayar el efecto de aumentar la temperatura.

4.1.2. En un vaso de 100 mL colocar 50 mL de agua destilada, luego adicionar 1 mL de solucin de Fe(NO3)3 y tambin 1 mL de solucin de KSCN. Se establecer el siguiente equilibrio:

Luego colocar porciones de 5 mL de esta solucin coloreada en tres tubos de ensayo: aadir al primero 1 mL de solucin frrica, al segundo 1 mL de solucin de tiocianato y el tercer tubo servir como estndar. Anotar sus observaciones.Calentar el tubo estndar y observar la intensidad del color. Anotar sus observaciones.

4.1.3. En un tubo de ensayo colocar 3 mL de solucin de K2Cr2O7 y luego gota a gota una solucin de NaOH hasta que se observe cambio de color. Agregar luego HCl gota a gota a la solucin anterior hasta observar un nuevo cambio. Anotar sus observaciones.

El equilibrio inico que se establece es:

4.1.4. Colocar en un tubo de ensayo 3 mL de solucin de K2CrO4 y en otro tubo 3 mL de solucin de K2Cr2O7. Aadir gotas de solucin de BaCl2 a cada tubo. Observe y anote los resultados.Aadir gotas de solucin de HCl a cada tubo y observe. Luego aada gotas de solucin de NaOH a cada tubo. Anote sus observaciones. Las reacciones qumicas son:

El cromato de Bario y dicromato de bario al ser tratados con cidos y luego con hidrxidos, desplazan su equilibrio en uno u otro sentido, tal igual como en las reacciones 4.1.3). 4.2. ASPECTO CUANTITATIVODETERMINACIN DE LA CONSTANTE DE DISOCIACIN DEL CIDO ACTICO A TEMPERATURA DEL AMBIENTE

La ecuacin de disociacin del cido actico es:

Su expresin de equilibrio es:

Las concentraciones de equilibrio para las especies presentes se determinan de la siguiente manera:

4.2.1. CONCENTRACIN DE EQUILIBRIO DEL CH3 COOH (ac)Colocar en un matraz de 150 mL de capacidad, una alcuota de 10 mL de solucin de cido actico, medidos con una pipeta.Agregar unos 50 mL de agua destilada (que servir como soporte o medio para la reaccin) y tres gotas de fenolftalena.Titular con una solucin estndar de NaOH 0,1 M.Realizar la operacin por duplicado.

4.2.2. CONCENTRACIN DE EQUILIBRIO DE H3O+(ac) y CH3COO-(ac)Colocar en un vaso de precipitados de 100 mL unos 10 mL de la solucin de cido actico, adicionar 50 Ml de agua destilada, luego introduzca una tira de papel indicador universal ( pH 0 a 14) y por comparacin de colores determine el pH de la solucin de cido actico.Esta determinacin tambin puede hacerse introduciendo en el vaso con cido actico el electrodo de un pHmetro, para conocer el pH de una solucin.

V. RESULTADOS5.1. ASPECTO CUALITATIVO (PRINCIPIO DE LE CHATELIER)

5.1.1. Efecto de la temperatura en las dos primeras reacciones:Al ensayar ambos tubos de ensayo en los que se ha formado un precipitado blanco de BiOCl(s) a la flama del mechero Bunsen, notamos que dicho precipitado se disuelve, es decir, el aumento de temperatura desplaza la constante de equilibrio hacia los reactivos.

5.1.2. En la reaccin 2, explique:

Tubo 1 + Fe+ : En este tubo de ensayo se produce un aumento en la intensidad del color debido a la oxidacin de los iones frricos con el tiocianato.

Tubo 2 + SCN: En este tubo de ensayo se produce un aumento en la intensidad del color debido a la oxidacin de los iones frricos con el tiocianato.

Tubo 3 + calor: El tubo estndar calentado hace que la solucin en l decolore deducindose que la constante de equilibrio se mueve hacia la izquierda.

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5.1.3. En la reaccin 3, explique el cambio de color:

Despus de aadir NaOH: El color que se obtiene es el amarillo debido a la formacin del cromato de potasio.

Despus de aadir HCl: El color que obtendremos ser el anaranjado ya que al reaccionar con HCl, el cromato formar el dicromato de potasio (color naranja).

5.1.4. En las reacciones 4, anote sus observaciones en:Los tubos con cromato y dicromato de potasio a los que se le aade BaCl2 forman un precipitado de color amarillo blanquecino.

Tubo 1 + HCl: Se disuelve el precipitado, Ke se mueve hacia la izquierda.

Tubo 2 + HCl: Se da la formacin de un precipitado naranja (dicromato)

Tubo 1 + NaOH: Vuelve a aparecer el precipitado, el equilibrio se desplaza hacia la derecha.

Tubo 2 + NaOH: Se forma precipitado amarillo blanquecino.

5.2. ASPECTO CUANTITATIVO5.2.1. Concentracin de equilibrio del CH3COOH(ac)Concentracin del NaOH: 0,1 MN de TitulacionesGasto de NaOH (mL)CH3COOH (M)

1 Titulacin11,20,112

2 Titulacin11,40,114

Molaridad promedio del CH3COOH (ac)0,113

Calculamos la concentracin de CH3COOH (ac):

Para la titulacin (1):

Para la titulacin (2):

5.2.2. Concentracin de equilibrio de los iones H3O+(ac) y CH3COOH-(ac) pH medido en la solucin de CH3COOH(ac): 3,6 Calcular: [H3O+]= 2,51 x 10-4 M Calcular: [CH3COO-] = 2,51 x 10-4 M

Calculamos [H3O+] y [CH3COO-]:

Calcular la constante de disociacin del cido, Ka = 5,58 x 10-7Calculamos Ka:

VI. CONCLUSIONES:a. El pH mide la concentracin de H+ en la solucin.b. La constante de equilibrio de una sustancia se puede averiguar sabiendo el pH de sta.c. La concentracin de ion acetato es igual a la del ion hidronio pues por cada mol de cido actico que se disocia se forman un mol de acetato.d. La temperatura, la concentracin de reactivos o productos y el volumen son 3 variables que pueden perturbar el balance y desplazar la posicin del equilibrio favoreciendo o no a la reaccin.e. El equilibrio qumico es un estado dinmico.

DETERMINACIN DE LA CONSTANTE DEL PRODUCTO DE SOLUBILIDAD DEL ACETATO DE PLATAI. OBJETIVOS Determinar experimentalmente la constante del producto de solubilidad del acetato de plata.

II. MARCO TERICOEn una disolucin saturada de una sal poco soluble en equilibrio con su slido, la velocidad con que los iones abandonan el cristal slido es igual a la velocidad en la que se reintegran al mismo.

Las concentraciones de las especies inicas: Ag+ y CH3COO- determinan el equilibrio de solubilidad. La constante de equilibrio llamada constante del producto de solubilidad se determina experimentalmente:

Puesto que la solubilidad de una sal vara con la temperatura, la constante del producto de solubilidad tambin depende de la temperatura.En ste experimento determinaremos la constante del producto de solubilidad, Kps del acetato de plata a partir de soluciones saturadas, analizando la concentracin de iones plata: Ag+, que existe en el equilibrio volumtricamente con solucin estndar de tiocianato de potasio, empleando como indicador iones Fe3+ (procedentes de alumbre frrico saturado con HNO3 0,1 M), que en el punto final reaccionar con los iones SCN dando un color rojo intenso debido a la formacin del complejo.

SOLUBILIDADSe llama solubilidad al proceso en el cual el soluto se disuelve en un disolvente apropiado. Esta solubilidad depende de la concentracin, de iones complejos que se forman y del pH de la solucin del componente anin proveniente de un cido dbil.No todas las sustancias se disuelven en un mismo solvente. Por ejemplo, en el agua, se disuelve el alcohol y la sal, en tanto que el aceite y la gasolina no se disuelven. en la solubilidad, el carcter polar o apolar de la sustancia influye mucho, ya que, debido a este carcter, la sustancia ser ms o menos soluble; por ejemplo, los compuestos con ms de un grupo funcional presentan gran polaridad por lo que no son solubles en ter etlico.Entonces para que un compuesto sea soluble en ter etlico ha de tener escasa polaridad; es decir, tal compuesto no ha de tener ms de un grupo polar. Los compuestos con menor solubilidad son los que presentan menor reactividad como son: las parafinas, compuestos aromticos y los derivados halogenados.

CONSTANTE DE PRODUCTO DE SOLUBILIDAD

Kps significa "producto de solubilidad" o "equilibrio de solubilidad". Es la constante de equilibrio de la reaccin en la que una sal slida se disuelve para dar sus iones constituyentes en solucin.Los equilibrios de solubilidad implican la aplicacin de los principios qumicos y las constantes para predecir la solubilidad de sustancias en condiciones especficas (porque la solubilidad es sensible a las condiciones, mientras que las constantes lo son menos).La sustancia que se disuelve puede ser un slido orgnico como el azcar o un slido inico como la sal de mesa. La principal diferencia es que los slidos inicos se disocian en sus iones constituyentes, cuando se disuelven en agua. La mayor parte de las veces, el agua es el disolvente de inters, aunque los mismos principios bsicos son aplicables a cualquier disolvente.III. MATERIALES Y REACTIVOSa. Materiales Buretas de 50 mL. Soporte metlico. Agitador de vidrio (varilla) Embudo de vidrio. Vasos de precipitacin de 100 mL. Erlenmeyer de 100 50 mL. Probeta de 25 mL. Papel de filtro.b. Reactivos Solucin de AgNO3 0,2 M Solucin de CH3COONa 0,3 M Solucin de KSCN 0,1 M Solucin de alumbre frrico saturado con HNO3 1 M.

IV. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

1. Preparar 2 soluciones saturadas de acetato de plata: Solucin N 1 : Colocar en un vaso de 100 mL, unos 20 mL de solucin 0,2 M de AgNO3 y 15 mL de solucin 0,3 M de CH3COONa. Solucin N 2: Colocar en un vaso de 100 mL unos 20 mL de solucin de AgNO3 y 25 mL de solucin 0,3 M de CH3COONa. Las mediciones deben realizarse con una probeta graduada y con una aproximacin de 0,2 mL.

2. Agitar las soluciones para inducir la precipitacin, continuar agitando intermitentemente durante 20 minutos para que se establezca un equilibrio entre el acetato de plata slido y disuelto.3. Filtrar cada disolucin a travs de un papel filtro y embudos secos a un recipiente seco. Los filtrados sern soluciones saturadas de iones Ag+ y CH3COO- .4. Montar dos buretas limpias y secas en un soporte metlico, colocar en una de ellas solucin de tiocianato de potasio estndar 0,1 M y en la otra, la disolucin saturada de iones Ag+ y C2H3O2- nmero N 1. Anotar las lecturas iniciales de la bureta.5. Dejar caer en un vaso o matraz Erlenmeyer de 100 mL, 20 mL de la solucin de acetato de plata saturada, midiendo su volumen con aproximacin de 0,1 mL. Aadir 2 mL de solucin indicador (alumbre frrico saturado en HNO3 1 M).6. Dejar caer en la solucin saturada gota a gota solucin de tiocianato. Observar que se forma un color rojo que desaparece al agitar. Continuar aadiendo gota a gota solucin de tiocianato hasta que una gota d un color rojo permanente. Cada vez que adicione solucin de tiocianato agite el Erlenmeyer. Anote el consumo de KSCN.7. El sobrante de solucin de acetato de plata saturado N 1 regrsala al vaso correspondiente. Enjuague la bureta unas dos veces con agua destilada y unas dos veces con pequeas porciones de solucin de acetato de plata saturada N 2. Llene la bureta con solucin de acetato de plata saturada N 2. Anote su lectura inicial.8. Dejar caer a un vaso o matraz Erlenmeyer 20 mL de solucin de acetato de plata saturada N 2 y proceder de la misma manera que con la anterior.

V. RESULTADOS1. Ecuacin de precipitacin: 2. Valoracin de la solucin N 1CH3COOAgKSCN

Lectura inicial de la bureta50 mL50 mL

Lectura final de la bureta30 mL37 mL

Volumen utilizado0,02 L0,013 L

3. Valoracin de la solucin N 2CH3COOAgKSCN

Lectura inicial de la bureta30 mL37 mL

Lectura final de la bureta10 mL28.4 mL

Volumen utilizado0,02 L8,5 x 10-3 L

4. Concentracin del in Ag+ Solucin N 1Solucin N 2

Nmero de moles0,0013 moles8,5 x 10-4 moles

Concentracin: mol/L0,066 M4,25 x 10-3 M

Calculamos el nmero de moles de KCNS: Para la solucin (1):

En el punto de equilibrio la reaccin es (1:1)# moles de CNS- = # moles de Ag+# moles de Ag+ = 0,0013 moles.Clculo de :V= 20 mL.

Para la solucin (2):

En el punto de equilibrio la reaccin es (1:1)# moles de CNS- = # moles de Ag+# moles de Ag+ = molesClculo de :V= 20 mL.

5. Clculo del Kps Para la solucin (1):Clculo de las concentraciones en equilibrio:

Luego:

Para la solucin (2):Clculo de las concentraciones en equilibrio:

Luego:

VI. CONCLUSIONESa. La concentracin del ion plata es diferente para cada volumen de acetato de sodiob. El producto de solubilidad es diferente para cada volumen de acetato de sodio.c. En una solucin saturada la concentracin del acetato de plata es igual a la concentracin de sus iones.d. El producto de solubilidad depende de las concentraciones de los iones de la sal y de la temperatura.e. El hierro no se oxida mientras existan iones Ag+ en la solucin.f. En el punto de equilibrio, las concentraciones de las especies inicas del precipitado de tiocianato de plata son iguales.

VII. REFERENCIAS BIBLIOGRAFCAS

MARN Y PRUTTON FUNDAMENTOS DE FISICOQUMICA1977 BUENAS TAREAS 2013 DETERMINACIN DE LA CONSTANTE DE EQUILIBRIO. http://www.buenastareas.com/ensayos/Determinacion-De-La-Constante-De Equilibrio/26427326.html.

WIKIPEDIA2013PRODUCTO DE SOLUBILIDAD. Recuperado de: www.wikipedia.com/productodesolubilidad.

PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATLICA DEL PER2011QUMICA GENERAL: EL PRINCIPIO DE LE CHATELIER. Recuperado de: http://corinto.pucp.edu.pe/quimicageneral/contenido/32-principio-de-le-chatelier.Consultado:4/09/2013

VIII. SOLUCION DE LOS CUESTIONARIOSA. CUESTIONARIO N 1DETERMINACIN DE LA CONSTANTE DE EQUILIBRIO Y APLICACIN DEL PRINCIPIO DE LE CHATELIER1. Qu entiende por equilibrio qumico? De 5 ejemplos de equilibrio qumico.Por equilibrio qumico interpreto que es aquel estado en que los reactivos se encuentran formando productos y los productos al reaccionar entre s tambin estn formando reactivos alcanzando cantidades iguales de ambos lados de la reaccin, todo esto se da sin parar la reaccin, es decir, dinmicamente.Ejemplos:a. b. c. d. e.

2. Por qu se dice que el equilibrio qumico es dinmico?El equilibrio qumico es dinmico porque en ningn momento la reaccin est parada, sino que reactivos y productos siguen reaccionando tratando de mantener sus cantidades constantes e iguales adems de hacerlo a la misma velocidad. Por ejemplo si vamos sacando el producto de una reaccin, los reactivos seguirn reaccionando tratando de mantener sus cantidades iguales a la del producto que quede.

3. En las siguientes reacciones qumicas:a. b. c.

Aumenta o disminuye el porcentaje de productos, cuando:a. Aumenta la presin:* En la reaccin (a) la constante de equilibrio se mueve hacia la derecha por lo que aumentar el porcentaje de productos.* En la reaccin (b) tambin aumentar el porcentaje de productos.* En la reaccin (c) no influir el aumento de presin.

b. Aumenta la temperatura*Un aumento de temperatura en la reaccin (a) har que disminuya el porcentaje de productos.*En la reaccin (b), el aumento de temperatura disminuir el porcentaje de productos.*En la reaccin (c) como es endotrmica, aumenta el porcentaje de productos.

c. Se extrae continuamente los productos*En la reaccin (a), (b) y (c) aumenta el porcentaje de productos, debido a que la constante de equilibrio se mover hacia la formacin de ms producto hasta que se reestablezca el equilibrio.

B. CUESTIONARIO N 2DETERMINACIN DE LA CONSTANTE DEL PRODUCTO DE SOLUBILIDAD DEL ACETATO DE PLATA1. Las concentraciones del ion Ag+ en las dos disoluciones. Son iguales o diferentes? Explique.La concentracin del ion Ag+ para cada disolucin es diferente ya que se usa volmenes distintos de CH3COONa (acetato de sodio) en un caso 15ml. Y en el otro 20 ml.

2. Los manuales dan para el acetato de plata una solubilidad de 1.02 g/100 ml a 20C. Calcular el Kps.

3. Por qu precipita acetato de plata en las disoluciones que Ud., ha preparado?El acetato de plata precipita debido al cambio de oxidacin y porque las concentraciones de sus iones disminuye, de tal manera que habr precipitacin hasta que la disolucin quede saturada.

4. En la valoracin de iones Ag+ con solucin de KSCN se forma un precipitado blanco de AgSCN. Por qu mientras existe iones Ag+ no se forma el color rojo permanentemente con iones Fe3+ del indicador?Es porque el hierro no se oxida en los iones plata, pero cuando se le agrega el tiocianato de potasio el hierro se oxida y forma el color rojo intenso.