UAP Ingeniería CivilLABORATORIO DE QUÍMICA

PRACTICA Nº 07: EQUILIBRIO IÓNICO

OBJETIVO:

Determinar la constante de ionización de una solución acuosa de ácido acético y la constante de ionización del hidróxido de amonio por hidrólisis del cloruro de amonio.

FUNDAMENTO:

Cuando una o más especies químicas (reactivos) reaccionan en determinadas condiciones para formar otras especies químicas (productos), se establece una relación constante entre los productos formados y los reactivos iniciales. Esta relación es la expresión del equilibrio químico que se establece durante la reacción.

El equilibrio químico de una reacción puede determinarse cuando ninguna de las propiedades macroscópicas observables del sistema estudiado (reactivos y productos) varía apreciablemente con el tiempo, es decir, cuando no haya más cambios químicos ni transferencia de energía observables.

Para una reacción general tal como:

aA + bB ===-> cC + dD, (1.1)

donde A y B son los reactivos; C y D los productos, y a,b,c, y d los coeficientes estequiométricos de la ecuación balanceada, se puede expresar matemáticamente la ley de equilibrio químico en términos de concentración molar:

[C]c [D]d Keq =------------ (1.2) [A]a [B]b

donde K es la constante de equilibrio.

El solvente más común que se usa en los experimentos para determinar el equilibrio químico iónico es el agua , cuya constante de equilibrio es igual a:

[H3O+] [OH-]Keq =---------------------- (1.3) [H2O]2

De acuerdo con la relación de disociación siguiente:

H2O + H2O === H3O+ + OH- (1.4)

La constante de disociación del agua (Kw) se obtiene considerando que la concentración del agua en equilibrio es constante:

Kw = Keq x [H2O]2 = [H3O+] [OH-] = 10-14 a 25oC (1.5)

es decir, [OH-] = [H3O+] = 10-7 mol/l. (1.6)

Por convención, pH = - log [H3O+], de donde se deduce que el pH del agua es 7.

PARTE EXPERIMENTAL

REACTIVOS MATERIALES:*Papel indicador *5 vasitos de 50 ml*CH3COOH 0.2M *4 buretas de 50 ml*CH3COONa 0.2M *Varilla de vidrio*NH4Cl 1M *Pipeta de 10 ml

PROCEDIMIENTO:

A.- DETERMINACION DE LA CONSTANTE DE IONIZACION DEL ACIDO ACETICO

Tome 5 vasos de 50 ml limpios y secos y márquelos como A, B, C, D y E y colóquelos en la mesa de trabajo en este orden .

A cada vaso ponga las cantidades de las soluciones del ácido acético 0.2M y de acetato de sodio 0.2M indicadas en la tabla 01. Mida los volúmenes exactamente, usando una bureta, agite contenido de cada vaso con una varilla de vidrio.

Tabla 01.VASOS CH3COONa 0.2M CH3COOH 0.2M

A 16 ml 4 mlB 14 ml 6 mlC 12 ml 8 mlD 8 ml 12 mlE 6 ml 14 ml

Calcule la concentración molar corregida del ácido acético y del acetato de sodio en cada una de las soluciones obtenidas, utilizando la ecuación siguiente:

V,ml inicial

M corregida = M inicial x -------------- (1.7) V,ml total

Las concentraciones molares corregidas resúmalas en la tabla 02:

Tabla 02.VASO CH3COOH

moles/litroCH3COONamoles/litro

[CH3COONa] Log -----------------

[CH3COOH]

ABCDE

Temperatura ambiente = __________________ oC.

Con una varilla de vidrio limpia humedezca el papel indicador de escala corta de pH y anote los valores de pH de cada una de las soluciones:

Tabla 03.VASOS A B C D E

pHCalcule el pKa para cada tubo, utilizando la siguiente ecuación:

[CH3COONa]pH = pKa + log --------------------- (1.8)

[CH3COOH]y teniendo en cuenta que la constante de disociación del ácido acético es igual a:

[CH3COO-] [H3O+]Ka = ------------------------- (1.9) [CH3COOH]

Resuma los valores de pKa en la tabla 04:Tabla 04.

VASOS pKa Ka (moles/litro)

ABCDE

Valor promedio: pKa = ____________________

Valor promedio: Ka = _____________________ mol/l.

B.- DETERMINACION DE LA CONSTANTE DE IONIZACION DEL HIDROXIDO DE AMONIO POR HIDROLISIS DEL CLORURO DE AMONIO

Tome 5 vasitos limpios y secos de 50 ml de capacidad, márquelos como A, B, C, D y E y colóquelos en este orden en la mesa de trabajo.

En cada vaso vierta de las buretas las cantidades de solución de cloruro de amonio y de agua indicadas en la tabla 05. Agite con varilla las soluciones en cada vaso.

Tabla 05.VASOS NH4Cl 1M H2O

A 10 ml 10 mlB 8 ml 12 mlC 6 ml 14 mlD 4 ml 16 mlE 2 ml 18 ml

Calcule la concentración molar corregida de NH4Cl en cada una de las soluciones, mida su pH utilizando papel indicador de escala corta de pH, y deduzca el valor de [H3O+]. Efectúe los cálculos para cada vaso.

V, ml inicial

M corregida = M inicial x --------------- (2.1) V, ml total

Anote los resultados en la tabla 06:Tabla 06.

VASOS NH4Cl (moles/litro) pH [H3O+]

ABCDE

Temperatura ambiente = _______________oC

Sabiendo que la hidrólisis del ion amonio se realiza según la ecuación siguiente:

NH4+ + H2O ===-> NH3 + H3O+, (2.2)

se deduce que su constante de hidrólisis (Kh) es igual a:

[NH3] [H3O+] [NH3] [H3O+] [OH-] Kw

Kh = ------------------ = ------------------------------ = --------------, (2.3) [NH4

+] [NH4+] [OH-] Kb

donde Kw es la constande de ionización de agua y Kb la constante de ionización del hidróxido de amonio. Calcule la constante de ionización del hidróxido de amonio, Kb, utilizando los datos de la tabla 06. Anote los resultados en la tabla 07:

Tabla 07.VASO Kb, mol/litro

ABCDE

Valor promedio de Kb = ____________________ moles/litro

Ing. Marcial Condeña Ch.DOCENTE UAP