Prctica No. 9

EQUILIBRIO QUMICO

Facultad de Ingeniera - Divisin de Ciencias Bsicas UNAM

Universidad Nacional Autnoma de Mxico

Facultad de Ingeniera

AUTORES:

Rogelio Soto Ayala Alfredo Velsquez Mrquez

Flix Nez Orozco Violeta Luz Mara Bravo Hernndez

Esther Flores Cruz REVISORES: Salvador Enrique Villalobos Prez Xchitl Villalobos Rodrguez Natasha Carime Villaseor Hernndez Mara Antonieta Prez Nova Rosa Estrada Reyes Mnica Jurez Valladares Guillermo Ramrez Galicia Patricia Ponce Pea Catalina Ferat Toscano Hermelinda Concepcin Snchez Tlaxqueo Antonia del Carmen Prez Len Ana Laura Prez Martnez Editor: Alfredo Velsquez Mrquez Actualizacin de formato, reedicin y diseo de portada: Ana Laura Prez Martnez

Laboratorio de Qumica

Soto Ayala R., Velsquez Mrquez A., Nez Orozco F., Bravo Hernndez V. L. M., Flores Cruz E. | 1

PRCTICA No. 9 EQUILIBRIO QUMICO

OBJETIVOS EL ALUMNO:

1. Comprobar experimentalmente la existencia del equilibrio qumico. 2. Verificar experimentalmente el principio de Le Chtelier. 3. Determinar experimentalmente la constante de equilibrio del cido actico.

INTRODUCCIN Se dice que una reaccin qumica se encuentra en equilibrio cuando llega a una situacin en la cual no se observa ningn cambio en la concentracin de reactivos ni de productos a medida que transcurre el tiempo, dado que las velocidades de la reaccin directa y la reaccin inversa son iguales. Por lo anterior, el equilibrio qumico se ha definido como el equilibrio dinmico que asume la forma de una reaccin qumica, tal, que para una reaccin reversible:

aA(ac) + bB(ac) cC(ac) + dD(ac)

donde a, b, c y d son los coeficientes estequiomtricos para las sustancias A, B, C y D respectivamente. La constante de equilibrio en trminos de las concentraciones de las sustancias est dada por:

[ ] [ ][ ] [ ]ba

dc

BA

DCcK =

Esta expresin se basa en la ley de accin de masas, la cual relaciona las concentraciones de reactivos y productos en el equilibrio, a una temperatura dada. La constante de equilibrio para una reaccin dada se puede calcular partiendo de concentraciones conocidas de reactivos y productos en el equilibrio. El valor de K permanece constante slo para una temperatura de equilibrio dada, permitiendo predecir la direccin en la que se desplazar la reaccin para lograr el equilibrio cuando se lleva al cabo un cambio de concentracin de alguno de los reactivos o productos. Lo anterior se basa en el principio de Le Chtelier, el cual establece la direccin en la que se debe desplazar el equilibrio para minimizar el efecto del cambio en la concentracin, presin o temperatura en el equilibrio de una reaccin. MATERIAL Y EQUIPO

a) 1 tubo de ensayo. b) 3 vasos de precipitados de 30 [ml]. c) 1 medidor de pH. d) 1 esptula de doble punta. e) 1 recipiente de plstico con hielo. f) 1 varilla de vidrio.

g) 1 pipeta graduada de 2 [ml]. h) 1 pipeta graduada de 1 [ml]. i) 1 propipeta. j) 1 pinza para tubo de ensayo. k) 1 parrilla elctrica.

REACTIVOS

1) Disolucin saturada de bromuro de potasio, KBr. 2) Disolucin 0.2 [M] de sulfato de cobre, CuSO4. 3) Disoluciones 0.1 [M], 0.01 [M] y 0.001 [M] de cido actico, CH3COOH. 4) Acetato de sodio, CH3COONa.

Prctica No. 9: Equilibrio qumico.

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5) Agua destilada. DESARROLLO ACTIVIDAD 1. El profesor verificar que los alumnos posean los conocimientos tericos necesarios para la realizacin de la prctica y para el manejo de los reactivos que se emplearn ACTIVIDAD 2 Determinacin de la constante de equilibrio.

1. Transfiera aproximadamente 20 [ml] de cada una de las disoluciones de cido actico a diferentes vasos de precipitados de 30 [ml]. Previamente etiquetados.

2. Retire la cubierta protectora de la celda del medidor de pH e introdzcala en la disolucin de 0.001 [M], procurando que la punta del electrodo quede completamente sumergida dentro del lquido. Agite ligeramente el electrodo para desalojar las burbujas de aire que hayan quedado retenidas en la punta. Seleccione con ayuda de la perilla el pH y encindalo.

NOTA: Evite golpear la celda con las paredes del vaso de precipitados.

3. Una vez hecha la determinacin del pH, apague el medidor, saque la celda y enjuguela con agua destilada.

NOTA: En caso de no enjuagar, despus de cada lectura, la punta de la celda se obtendrn resultados errneos. 4. Repita el paso 2 y 3 para determinar el pH de las otras dos disoluciones de cido actico.

5. Con los datos de pH, llene la tabla siguiente:

Disolucin de cido actico pH Ka 0.001 [M] 0.01 [M]

0.1 [M]

6. En el apndice de la prctica encontrar los clculos que se debern realizar para determinar la constante de equilibrio del cido actico.

CH3COOH(ac) CH3COO-

(ac) + H+

(ac)

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(azul) (verde)

ACTIVIDAD 3 Principio de Le Chtelier (efecto del ion comn).

1. Al vaso de precipitados, empleado en la actividad 2, que contiene la disolucin 0.1 [M] de cido actico, se le agrega con la punta de la esptula, una pequea cantidad de acetato de sodio slido, se agita hasta total disolucin y se le determina el pH, comparndolo con el obtenido en el punto 2 de la actividad 2. Indique hacia dnde se desplaza el equilibrio.

CH3COONa(s) CH3COO-

(ac) + Na+

(ac) ACTIVIDAD 4. Principio de Le Chtelier (efecto del cambio de temperatura).

1. Coloque 2 [ml] de la disolucin de CuSO4 en un tubo de ensayo y adicione 0.5 [ml] de la disolucin de KBr.

CuSO4(ac) + 2KBr(ac) CuBr2(ac) + K2SO4(ac)

2. Coloque la disolucin anterior en un bao de hielo y agtela. Anote sus observaciones e indique hacia dnde se desplaza el equilibrio en la reaccin.

3. En uno de los vasos de precipitado, agregue aproximadamente 20 [ml] de agua de la llave y colquelo sobre la parrilla para obtener un bao mara (no permita que el agua alcance su temperatura de ebullicin).

4. Ponga el tubo de ensayo con ayuda de las pinzas en el bao mara y anote sus observaciones. Indique hacia dnde se desplaza el equilibrio en la reaccin.

BIBLIOGRAFA.

1. Mortimer, C. E.; Qumica; Grupo Editorial Iberoamrica; Mxico, 1983. 2. Russell, J. B. y Larena, A; Qumica; Mc Graw-Hill; Mxico, 1990. 3. Chang, R; Qumica; Mc Graw-Hill; Mxico, 1994. 4. Brown, T. L., LeMay, H. E. y Bursten, B. E.; Qumica. La Ciencia Central;

Prentice & Hall; Mxico, 1991.

Prctica No. 9: Equilibrio qumico.

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CUESTIONARIO PREVIO

EQUILIBRIO QUMICO

1. Defina qu es una reaccin reversible.

2. Cules son los factores que afectan al equilibrio qumico?

3. Qu establece el principio de Le Chtelier?

4. Suponiendo que la reaccin reversible siguiente, se lleva a cabo en un sistema cerrado, hacia donde se desplaza el equilibrio si:

A(g) + B(g) C(l) + D(l)

a) Una disminucin de presin. b) La adicin de A(g).

5. Cul es la expresin para calcular el pH de un cido dbil?

BIBLIOGRAFA.

1. Mortimer, C. E.; Qumica; Grupo Editorial Iberoamrica; Mxico, 1983. 2. Russell, J. B. y Larena, A; Qumica; Mc Graw-Hill; Mxico, 1990. 3. Chang, R; Qumica; Mc Graw-Hill; Mxico, 1994. 4. Brown, T. L., LeMay, H. E. y Bursten, B. E.; Qumica. La Ciencia Central;

Prentice & Hall; Mxico, 1991.

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APNDICE

Cuando se tiene un cido monoprtico (HA) dbil disuelto en agua, ste se disociar parcialmente, estableciendo el equilibrio siguiente:

HA(ac) H+

(ac) + A

(ac) Dicho equilibrio est caracterizado por una constante, expresada por:

[ ][ ][ ]HA

AHK a+

=

Por otro lado, si se considera que la concentracin inicial del cido AH es C [M], se pueden establecer entonces las relaciones siguientes: HA(ac) H

+(ac) + A

(ac)

Tiempo inicial (to) C 0.0 0.0 Tiempo de equilibrio (teq) C-X X X Con base en lo anterior, y dado que [A] = [H+] = X, la expresin de la constante de equilibrio puede expresarse de la manera siguiente:

K a = X

X

2

C

Como se trata del equilibrio de un cido dbil, la concentracin de los iones H+ es despreciable frente a C, tenemos:

K a =X2

C

Dado que X corresponde a la concentracin de H+ en el equilibrio, puede determinarse la concentracin de H+ si se mide el pH de la disolucin en el equilibrio, ya que:

pH = -log [H+] Por lo anterior, conociendo la concentracin de H+ se puede determinar el valor de la constante de acidez Ka.