Universidad Nacional del Callao

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INDICEPginaI. INTRODUCCION...3II. OBJETIVOS....4III. MARCO TERICO....5IV. PARTE EXPERIMENTAL...11V. ANALISIS Y DISCUSIONES..13VI. CONCLUSIONES....15VII. RECOMENDACIONES...16VIII. REFERENCIAS...17IX. ANEXOS...18

I. INTRODUCCIONEl 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.

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, por ejemplo.

Las modificaciones en el estado de equilibrio provocan desplazamientos que se pueden predecir en este nivel cualitativamente a partir del principio del qumico francs Henrilouis Le Chtelier (1850-1936), segn el cual, al perturbar un sistema en equilibrio ste evoluciona espontneamente hacia un nuevo estado de equilibrio oponindose a la perturbacin producida.

II. OBJETIVOS

a. Reforzar el concepto de equilibrio qumico como fenmeno dinmico.

b. Experimentar el efecto del principio de Le Chatelier sobre el equilibrio.

c. Interpretar la ley de Le Chatelier y su importancia en procesos qumicos.

d. Comprobar la reversibilidad de ciertos iones al hacerlos reaccionar con cidos o bases, ya sean fuertes o dbiles.

e. Interpretar los desplazamientos del equilibrio y analizar su significado.

III. MARCO TEORICOEs una reaccin que nunca llega a completarse, pues se produce simultneamente en ambos sentidos (los reactivos forman productos, y a su vez, stos forman de nuevo reactivos). es decir, se trata de un equilibrio dinmico.Cuando estamos en presencia de una reaccin qumica, los reactivos se combinan para formar productos a una determinada velocidad. sin embargo, los productos tambin se combinan para formar reactivos. es decir, la reaccin toma el sentido inverso. Este doble sentido en las reacciones, que es muy comn en qumica, llega a un punto de equilibrio dinmico cuando ambas velocidades se igualan. No hablamos de un equilibrio esttico en el que las molculas cesan en su movimiento, sino que las sustancias siguen combinndose formando tanto productos como reactivos.Cuando las concentraciones de cada una de las sustancias que intervienen (reactivos o productos) se estabiliza, es decir, se gastan a la misma velocidad que se forman, se llega al equilibrio qumico.

Ley de accin de masas, constante de equilibrio (kc)Para una reaccin cualquiera (a A + b B + .... c C + d D + ...) se define la constante de equilibrio (KC) de la siguiente manera: El equilibrio qumico se representa a travs de una expresin matemtica llamada constante de equilibrio.En una reaccin hipottica:aA + bB cC + dDLa constante de equilibrio est dado por:

La constante de equilibrio qumico es igual al producto de las concentraciones de los productos elevados a sus coeficientes estequiomtricos (c y d) dividido por el producto de las concentraciones de los reactivos elevados a sus coeficientes estequiomtricos (a y b). Recordemos que estos coeficientes son los nmeros que equilibran a las reacciones qumicas. La constante no vara, por eso es constante. Solo depende de la temperatura. A cada temperatura distinta habr valores diferentes de constantes para la misma reaccin. Con respecto a las unidades de K, estas dependern de la expresin matemtica que quede en cada caso particular.Segn el valor que tenga la K de equilibrio, tendremos una idea certera de lo completa que puede llegar a ser una reaccin. Si estamos en presencia de una K grande, mucho mayor que 1, la reaccin tiende a completarse bastante a favor de los productos. Caso contrario sucede si la K es muy pequea.Slo se incluyen las especies gaseosas y/o en disolucin. Las especies en estado slido o lquido tienen concentracin constante, y por tanto, se integran en la constante de equilibrio.Constante de equilibrio (Kp). Relacin con KC.En las reacciones en que intervengan gases es mas sencillo medir presiones parciales que concentraciones. As en una reaccin tipo: a A + b B c C + d D, se observa la constancia de Kp viene definida por:

De la ecuacin general de los gases se obtiene:

Vemos, pues, que KP puede depender de la temperatura siempre que haya un cambio en el n de moles de gases

Dnde:n = incremento en n de moles de gases (nproductos nreactivos)

Modificaciones del equilibrio.Factores que influyen en el equilibrio qumico. Principio de Le ChatelierEl Principio de Le Chatelier se puede enunciar de la siguiente manera: Si en un sistema en equilibrio se modifica algn factor (presin, temperatura, concentracin,..) el sistema evoluciona en el sentido que tienda a oponerse a dicha modificacin.Cuando algn factor que afecte al equilibrio vara, ste se altera al menos momentneamente. Entonces el sistema comienza a reaccionar hasta que se reestablece el equilibrio, pero las condiciones de este nuevo estado de equilibrio son distintas a las condiciones del equilibrio inicial. Se dice que el equilibrio se desplaza hacia la derecha (si aumenta la concentracin de los productos y disminuye la de los reactivos con respecto al equilibrio inicial), o hacia la izquierda (si aumenta la concentracin de los reactivos y disminuye la de los productos).Basndonos en el Principio de Le Chatelier, vamos a ver los efectos que producen distintos factores externos sobre un sistema en equilibrio.

Cociente de reaccin (Q)En una reaccin cualquiera: a A + b B + c C + d D se llama cociente de reaccin a:

Tiene la misma frmula que la KC pero a diferencia de sta, las concentraciones no tienen por qu ser las del equilibrio Si Q = Kc entonces el sistema est en equilibrio. Si Q < Kc el sistema evolucionar hacia la derecha, es decir, aumentarn las concentraciones de los productos y disminuirn las de los reactivos hasta que Q se iguale con KC. Si Q > Kc el sistema evolucionar hacia la izquierda, es decir, aumentarn las concentraciones de los reactivos y disminuirn las de los productos hasta que Q se iguale con KC..Si un sistema se encuentra en equilibrio (Q = Kc) y se produce una perturbacin: Cambio en la concentracin de alguno de los reactivos o productos. Cambio en la presin (o volumen). Cambio en la temperatura.El sistema deja de estar en equilibrio y trata de volver a l.1. Cambio en la concentracin de alguno de los reactivos o productos. Si una vez establecido un equilibrio se vara la concentracin algn reactivo o producto el equilibrio desaparece y se tiende hacia un nuevo equilibrio.Las concentraciones iniciales de este nuevo equilibrio son las del equilibrio anterior con las variaciones que se hayan introducido.Lgicamente la constante del nuevo equilibrio es la misma, por lo que si aumenta la concentracin de algn reactivo, crecera el denominador en Q, y la manera de volver a igualarse a KC sera que disminuyera la concentracin de reactivos (en cantidades estequiomtricas) y, en consecuencia, que aumentasen las concentraciones de productos, con lo que el equilibrio se desplazara hacia la derecha, es decir, se obtiene ms producto que en condiciones iniciales. De la manera, en caso de que disminuyera la concentracin de algn reactivo: disminuira el denominador en Q, y la manera de volver a igualarse a KC sera que aumentase la concentracin de reactivos (en cantidades estequiomtricas) y, en consecuencia, que disminuyesen las concentraciones de productos, con lo que el equilibrio se desplazara hacia la izquierda, es decir, se obtiene menos producto que en condiciones iniciales.Anlogamente, podra argumentarse que, si aumentase la concentracin de algn producto, el equilibrio se desplazara a la izquierda, mientras que si disminuyese, se desplazara hacia la derecha.2. Cambio en la presin (o volumen)En cualquier equilibrio en el que haya un cambio en el nmero de moles en sustancias gaseosas entre reactivos y productos, como por ejemplo en reacciones de disociacin del tipo: A B + C, ya se vio que KC c x 2 Al aumentar p (o disminuir el volumen) aumenta la concentracin y eso lleva consigo una menor , es decir, el equilibrio se desplaza hacia la izquierda que es donde menos moles hay.Este desplazamiento del equilibrio al aumentar la presin, hacia donde menos moles de sustancias gaseosas, es vlido y generalizable para cualquier equilibrio en el que intervengan gases. Lgicamente, si la presin disminuye, el efecto es el contrario.Si el nmero de moles gaseosos total de reactivos es igual al de productos se pueden eliminar todos los volmenes en la expresin de KC, con lo que ste no afecta al equilibrio (y por tanto, tampoco la presin). CUIDADO!: El cambio de presin apenas afecta a sustancias lquidas (incluyendo disoluciones) o slidas, por lo que si en una reaccin no interviene ningn gas, estos cambios no afectarn al equilibrio.3. Cambio en la temperatura.Se observa que, al aumentar T, el sistema se desplaza hacia donde se consuma calor, es decir, hacia la izquierda en las reacciones exotrmicas y hacia la derecha en las endotrmicas.Si disminuye T el sistema se desplaza hacia donde se desprenda calor (derecha en las exotrmicas e izquierda en las endotrmicas). Importancia en procesos industriales.El saber qu condiciones favorecen el desplazamiento de un equilibrio hacia la formacin de un producto es de suma importancia en la industria, pues se conseguir un mayor rendimiento, en dicho proceso.Un ejemplo tpico es la sntesis de Haber en la formacin de amoniaco a partir de la reaccin N2(g) + 3 H2(g) 2 NH3(g), exotrmica. La formacin de amoniaco est favorecida por altas presiones (menos moles gaseosos de productos que de reactivos) y por una baja temperatura. Por ello esta reaccin se lleva a cabo a altsima presin y a una temperatura relativamente baja, aunque no puede ser muy baja para que la reaccin no sea muy lenta. Hay que mantener un equilibrio entre rendimiento y tiempo de reaccin.

IV. PARTE EXPERIMENTALMateriales y reactivos 4 tubos de ensayo FeCl3 KSCN Vaso de precipitado Cristales de KCl Pipeta Gradilla Procedimiento 1. Se tienen 2 tubos de ensayo, en uno se coloca 2mL de , y en el otro 2mL de .

2. Trasvasar ambos contenidos a una probeta que contendr 20mL de agua destilada. Consiguiendo de esta manera el complejo llamado HEXATIOCIANOFERRATO (III). De un color rojizo, dependiendo de su concentracin.

3. Luego se divide en partes iguales y se trasvasa a 4 tubos de ensayo.

4. Y realizar lo siguiente:

El primer tubo nos servir como patrn. Al segundo tubo se le aade 3 gotas de . Al tercer tubo se le aade 3 gotas de . Al cuarto tubo de le adiciona cristales de .

V. ANALISIS Y RESULTADOS

Segn la imagen tomada al experimento realizado en el laboratorio, se puede observar lo siguiente: Tubo1: solucin patrn.

Tubo2: Observamos que al aadir , la solucin se vuelve a tornar ms rojiza, pero no con mayor intensidad que la del tubo anterior. Debido a que se est agregando reactante. Nos percatamos que al momento de agregar , debido a que es uno de los productos, la coloracin de la solucin se torna ms clara, pero no tanto como la del patrn.

Tubo3: Notamos que al agregar , la solucin se torna de un color rojizo, ms intenso que la del patrn. Esto debido a que estamos agregando mayor cantidad de reactante.

Tubo4: Nos percatamos que al momento de agregar , debido a que es uno de los productos, la coloracin de la solucin se torna ms clara, pero no tanto como la del patrn.

VI. CONCLUSIONES

a. Esta prctica de laboratorio se hizo con base en el principio de Le Chatelier, que es cuando se introduce una modificacin en un sistema en equilibrio, la reaccin se desplaza en sentido necesario para compensar el aumento o disminucin de la concentracin de reactivos a productos.b. Mediante la coloracin en la obtencin de productos y reactantes podemos adquirir conocimientos de la variacin del equilibrio, siendo un anlisis en su aspecto fsico.c. El valor de la constante de equilibrio se calcula en base a las concentraciones de equilibrio de reactivos y productos.

d. Con los resultados obtenidos se demostr durante la prctica que existe equilibrio entre reactivos y productos.

VII. RECOMENDACIONESa. Al agregar las sustancias mencionadas en el procedimiento experimental en los cuatros tubos de ensayos debemos tener en cuenta que se debe verter la misma cantidad en cada tubo para no alterar el anlisis del experimento.

b. El agua debe estar fuera de iones para formar el complejo correcto, solo se usa agua destilada, no agua corriente.

VIII. REFERENCIAS

a. Petrucci, R. H., Harwood, W. S., Herring, F. G. (2003). Qumica General. Madrid: Prentice Hall. Pginas: 627-629.

b. Luis Carrasco Venegas. Qumica Experimental. Quinta edicin. Editorial Macro. 2013. Pginas 189 a 201.

c. James B. Pierce. Qumica de la Materia. Primera edicin. Editorial Publi-Mex S.A. 1973. Pginas 539 a 581..

d. Raymond Chang. Qumica. Sptima edicin. Editorial Mc Graw-Hill Interamericana Editores, S.A. de C.V. 2002. Pginas 467 a 490.

IX. ANEXOSUSOS O APLICACIN DEL EQUILIBRIO QUMICO EN LAS INDUSTRIAS. 1. Verificar que se llev a cabo la transformacin de materia. 2. Cuantificar el volumen obtenido. 3. Porcentaje de error en el proceso. 4. Control de calidad del proceso. 5. Visualizar puntos donde pueda hacerse Disminucin de costos. 6. Visualizar puntos donde pueda haber fugas de materia prima y perdida. 7. Prevenir accidentes (explosiones) 8. Control rutinario de produccin 9. Chequear si se puede mejorar el proceso, para obtener un rendimiento mayor.

IMPORTANCIA EN LAS INDUSTRIAS. El equilibrio qumico es un indicador que te permite determinar la cantidad de producto que podras obtener a una determinada temperatura y velocidad despus de un lapso de tiempo; una vez ocurrido esto el resto permanecer constante es decir habr alcanzado el equilibrio y si es que se presenta algn agente externo, el sistema reaccionara de tal manera que dicha perturbacin se ver contrarrestada alcanzando as, un nuevo estado de equilibrio. Tiene una infinidad de aplicaciones y es participe en casi todas las actividades de los seres vivos.En la industria cervecera es muy usada para determinar el tiempo y velocidad de la fermentacin.En la medicina: Para las operaciones al corazn se altera el equilibrio qumico disminuyendo la temperatura a unos 4C para que los procesos metablicos sean ms lentos y as minimizar los daos producidos a los tejidos.

Qumica General II Pgina 2