Proyecto de Equilibrio y Cinética Química

8/17/2019 Proyecto de Equilibrio y Cinética Química

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RESUMEN DE PROYECTO DE EQUILIBRIO Y CINÉTICA QUÍMICA 1 de octubre de 2015

Edgar Geovanni Mora Jacobo

Sección: 02 Página 1

Universidad Michoacana de San Nicolás de

Hidalgo

F CULT D DE INGENIERI QUIMIC

Cinética química y catálisis

TAREA NO 3

“RESUMEN DE PROYECTO DE EQUILIBRIO Y CINÉTIC

QUÍMIC ”

Profesor. M. C. Luis Nieto Lemus.

Modulo: 3 Sección: 02

Alumno: Matricula:

Edgar Geovanni Mora Jacobo. 0848496E






ÍNDICE

Introducción 2Desarrollo 3

1. Equipo 11.1 experimento E. químico (factor T)

1.2 experimento Cínetica qca.(Factor concentración)

3

2. Equipo 22.1 experimento E. químico

2.1 experimento Cínetica qca.

4

3. Equipo 33.1 experimento E. químico3.2 experimento Cínetica qca.

6

4. Equipo 44.1 experimento E. químico

4.2 experimento Cínetica qca.

7


9


10


11


13


13


15


17

12. Conclusión 1813. Bibliografía 18






INTRODUCCIÓN

1. Equilibrio químico

El equilibrio químico es aquel que se alcanza cuando las rapideces de las reacciones enun sentido y en otro se igualan, y las concentraciones de los reactivos y productospermanecen constantes

Principio de Le Chatelier

Las concentraciones de las sustancias que intervienen en una reacción química, una vezque se alcanza el equilibrio, son constantes, y no varían con el tiempo, pero sus valoresdependen, para la misma reacción, de las condiciones a las que se establece el equilibrio.

“cuando en un sistema en equilibrio se modifica alguno de los factores que determinadicho estado, el equilibrio se desplaza en sentido de contrarrestar dicha modificación”

Los factores principales que afectan a la composición de un sistema en equilibrioquímico son: la temperatura, un cambio de las concentraciones de las sustanciasreaccionantes (reactivos y productos), un cambio de volumen y un cambio de presión.






2. Cinética química

La cinética química es un área de la fisicoquímica que se encarga del estudio de larapidez de reacción, cómo cambia la rapidez de reacción bajo condiciones variables yqué eventos moleculares se efectúan mediante la reacción general (Difusión, ciencia de

superficies, catálisis). La cinética química es un estudio puramente empírico yexperimental; el área química que permite indagar en las mecánicas de reacción seconoce como dinámica química.

Factores que influyen en el cambio de la velocidad de reacción:

1. El estado físico de los reactivos.

2. Las concentraciones de los reactivos.

3. La temperatura a la que ocurre la reacción.

4. La presencia de un catalizador

DESARROLLO

EQUIPO 01

Experimento “Equilibrio Químico”

- Como afecta la temperatura en el equilibrio químico:

Un aumento en la temperatura favorece una reacción endotérmica y una disminución detemperatura favorece una reacción exotérmica.

CoCl4(2–) + 6H2O Co(H2O)6(2+) + 4Cl–

azul rosa

La formación del ion CoCl4 (2–) es un proceso endotérmico. Con el calentamiento, elequilibrio se desplaza hacia la izquierda y la disolución se vuelve azul. El enfriamiento

favorece la reacción exotérmica [la formación de Co(H2O)6(2+)] y la disolución se tornarosa






Experimento “cinética Químca” - Como afecta el cambio de concentracion para la velocidad de reacción:

La mayoría de las reacciones químicas se llevan a cabo más rápido si aumenta laconcentración de uno o más de los reactivos. Esto debido a que posibilidad de que lasmoléculas de los reactivos interactúen es mayor.

223() + ()→ () + 2() + () + 2()

En este experimento se hace variable la concentración del tiosulfato de sodio, en tantoque se mantiene constante la concentración del ácido, y observaremos cómo cambia la velocidad a la que se produce la reacción

EQUIPO 02

Experimento “Equilibrio químico”

- Reacción de esterificación entre ácido acético y alcohol isopropilico.

La esterificación es el procedimiento mediante el cual podemos llegar a sintetizar unéster.

() ′

′ ()

(alcohol isopropilico) + ( ácido acético) ↔ (acetato de ) + H2O






Experimento “Cinética Química” - Como afecta la superfice de contacto en la velocidad de una reacción

Reacción de carbonato de calcio con ácido acético.

La superfice de contacto ocurre en la parte expuesta de la materia a reaccionar, estosucede con mayor rapidez en productos que fueron triturados ya que la superficieexpuesta es mayor que la de una trozo, siendo así que ocurre un mayor número dechoques efectivos .

2CH3CO2H( ac) + CaCO3(s)→ Ca (ac)2+ +2CH3CO2-(ac) + H2O(l)+CO2(g)

Paso 1

•Colocar 10 ml de alcohol isopropilico

•Colocar 7 ml de acido acetico

Paso 2

•Verter el acido y el alcohol al embudo

•Mezclar

Paso 3

•Verter los 3 ml de acido sulfúrico

Una vez separado el acetato

Paso 4•Agregar un exceso de agua






EQUIPO 03

Experimento Equibrio Químico

- Como la dirección de la reacción es afectada por la temperatura:

() ()+ 4 () < > ()()

− 6 ()

Teniendo nuestra solución calentamos nuestra solución, el color azul nos indica que ladirección de reacción es a los productos. Al enfriarlo regresa al color rosa, que nos dicela dirección va en sentido de los reactivos

Experimento Cinética Químca

Paso 1

•Cortar dos trozos de gis de aprox. .5 cm

•Triturar uno

Paso 2

Succionar 10 ml de vinagre en las cada jeringa

Paso 3

•Colocarlos en los vasos de precipitado

•Verter el vinagre a cada vaso

•Tomar el tiempo






- Como es que afecta el cambio de temperatura en la velocidad de una rección:

Ponemos a calentar 250ml de agua

Enfriamos 250ml de agua

Pesamos 2 muestras de 10gr de café

Agregamos el café a ambos vasos.

Observamos que en agua caliente la disolución ocurre mas rápido

EQUIPO 04Experimento Equilibrio Químico

- mostrar experimetalmente el quilibrio químico con un indicador

1. Preparar Soluciones

a) Solución de HCl 1NMedir 3.3ml de HCl verter en un vaso de precipitado, disolver con 25ml de Agua, yaforar a 100ml.

b) Solución de NaOH 1NPesar 4g de NaOH verter en un vaso de precipitado, disolver con 25ml de Agua, y aforara 100ml.

c) Solución de FenolftaleínaPesar 1g de Fenolftaleína, disolver con 25ml de Etanol, y aforar a 100ml.






2. Llenar la bureta con NaOH

3. Verter 25ml en un matraz Erlenmeyer, titular hasta el cambio de color con lasolución de NaOH

4. Esa misma solución obtenida, titular con la solución de HCl hasta la desaparición delcolor

El equilibrio químico se pone de color rosado al agregar la solución de NaOH. Esto sedebe que la base capta los protones de la fenolftaleína dejándola en su forma reducidaque esta es de un color rosado. Y al agregar ácido esta regresa a su forma de ácidoconjugado que esta es incolora.Los indicadores ácido-base son soluciones de ácidos débiles que tienen cierto colorcuando están en mayor proporción en su forma ácida, y otro muy diferente cuando sepresenta en mayor cantidad su base conjugada. Varían mucho de su color ácido a sucolor básico, para que a simple vista, pueda identificarse la variación del pH para el

valor al que regula el indicador.

Experimento “Cinética Química”

- Como afecta la naturaleza de los reactivos y un catalizador afectan la velocidad deuna reacción

Procedimiento:1. Pulverizar la ceniza lo más posible en el mortero

2. Agregar 2g de azúcar en el mortero limpio y seco

3. Llevarlo a flama directa e intentar combustionar lo

4. Ahora repetir el paso 2, pero agregando 5g de ceniza

5. Llevarlo a flama directa y verificar que este arde

En el experimento 2, se puede apreciar que la azúcar por sí sola no se puedecombustionar, está en cambió se carameliza, pero al momento de agregar ceniza






bajamos la Temperatura de ignición y como este ahora es menor que la Temperatura defusión se puede apreciar una combustión de este mismo.

EQUIPO 05

Experimento Equibrio Químico

- Como es que el cambio en la concentración hace que se modifique equilibrioquímico

Se llega a la formación de un estado dinámico en el que las concentraciones de todas lasespecies reaccionantes (reactivos y productos) permanecen constantes.

La velocidad de formación de los productos es igual a la velocidad de descomposición deestos para formar nuevamente los reactivos.

Por parte del equilibrio se pudo observar como afecta la presión al tetraóxido dedinitrógeno (color café) y la temperatura desplazando la reacción hacia los extremos.

Experimento cinética Química- com afecta el tamaño partícula en la rapidez de una reacción

• La rapidez es la masa, en moles, de un producto formado o de un reactante

consumido por unidad de tiempo.

Cu + hNO3 Cu(no3)2 + NO2 + H2O






EQUIPO 06

Experimento “Equilibrio Químico”

- Como afecta el cambio de concentración y volumen en el equilibrio químico:

Desarrollo

1-se añade a un tubo de ensaye 3ml decromato de potasio 0.1 M

2- se le añaden 3 gotas de ácidosulfúrico

3-una vez que se observa que cambiade color a anaranjado, agregar 3 gotasde hidróxido de sodio para perturbar elequilibrio.

4-al agregar la base vemos claramentecomo regresa de naranja a amarillocomo originalmente se tenía y aquícomprobamos lo del principio de lechatellier .

Es muy conocido y empleado el desplazamiento del equilibrio ácido base

cromato/dicromato, porque resulta muy rápido y demostrativo, lo cual siempre se valora en una clase experimental, para que sea de mayor agrado al que lo estudia .

El ion cromato( de color amarillo ) reacciona con protones provenientes de cualquierácido (en este caso ácido sulfúrico) para dar el ion dicromato (color naranja):






Experimento Cinética química

- Como afecta un catalizador en la velocidad de una reacción hgb

2 H2O2 (ac)

2 H2O (l) + O2 (g)

Desarrollo de experimento

EQUIPO 07

Experimento Equilibrio Químico y cinética Química- Como afecta la temperatura en el equilibrio de una reacción

Permanganato de potasio + glicerina

La glicerina es un líquido orgánico combustible y el permanganato de potasio es unafuente de concentrado de oxígeno.

1-en un matraz aforado se tiene unasolución de yoduro de potasio 1m comocatalizador y peróxido de hidrogeno

2-en un tubo de ensaye se añaden 2 ml deperóxido de hidrógeno

3-acontinuación se agregaron 1.5 ml yoduro de potasio (catalizador )

4- al estar en contacto el peróxido con elcatalizador aumento la rapidez de lareacción ya que a temperatura ambiente ypresión estándar ocurre de manera muylenta , por lo que al agregar el catalizadorse puede observar el desprendimiento de burbujas (oxigeno ) , por lo que seobserva que se puede aumentar la rapidezde reacción con catalizadores si es lenta osi es muy rápida y queremos que ya nohaya reacción (inhibirla).






La reacción en la que entran en contacto los reactivos encienden espontáneamenteliberando energía, esto es una reacción exotérmica.

Esto sucede porque el permanganato es un oxidante muy fuerte, usado muycomúnmente en la industria.

Reacción:

14KMnO4 + 4 C3H5(OH)3 7K2CO3 + 7Mn2O3 + 5CO2+ 16 H2O + calor

En nuestra demostración, una parte contiene el permanganato de potasio en partículasmas grandes, y en la otra parte se encuentra triturado (en finos filamentos).

Cuando se agrega la glicerina al mismo tiempo, se observa que se enciende en la partetriturada ya que tiene mas facilidad de entrar en contacto y no solo reaccionan en lasuperficie las moléculas.

Los cambios en la concentración, presión y volumen pueden alterar la posición delequilibrio, pero no cambien el valor de la constante de equilibrio, solo un cambio detemperatura puede alterar esta constante.

El cobre reacciona con el ácido nítrico concentrado según la reacción:

4 → () 2 2

En el equilibrio

2() ↔ ()

Al aumentar la temperatura aumenta el , en consecuencia la reacción tal como está

escrita, de a , es endotérmica.

() → 2()

Al disminuir la temperatura aumenta el , la reacción es exotérmica.

2() → ()






La reacción de permanganato es exotérmica ya que este oxida la glicerina y además lareacción se efectúa mas rápidamente debido al tamaño de partícula cuando se tritura

EQUIPO 08

Experimento de Equilibrio Químico- Como afecta la concentración en el equilibrio químico

Precipitación del Cu(OH)2.

El Cu2+ forma un hidróxido muy insoluble, Cu (OH)2 de acuerdo con el equilibrio:

Cu2+ (ac) + 2 OH - (ac) Cu (OH)2 (s)

Solubilización de precipitados.

H +

(ac) + OH -

(ac) H2O (l )Cu(OH)2(s) Cu 2+ (ac) + 2OH - (ac)

Experimento de Cinética Química

- Como afecta la temperatura en la velocidad de una reacción

Desarrollo

1. Medir dos cantidades de agua en un vaso, llevar uno de ellos a calentar

2. Etiquetar cada uno de ellos y poner a cada uno la misma cantidad de té3. Observar como en el agua caliente se disolvió más rápido el té

EQUIPO 09

Experimento de Equilibrio Químico

Desarrollo.

1. Se prepararon disoluciones de FeCl3 0.1 M y KSCN 0.1 M

2. Con 2 mL de ambas soluciones y aforado con agua destilada a 100 mL para

formar el complejo Hexakis(Tiocianato)ferrato (III), [Fe(SCN)6]-3

3. Se preparan 5 muestras de la nueva solución, de 10 mL cada una en MatracesErlenmeyer.






4. La 1ª muestra será la muestra testigo para notar los cambios de color en cada unode los Matraces.

5. A la 2ª muestra se le agrega 1 mL de la disolución de FeCl3 0.1 M. (OBSERVAR

CAMBIO DE COLOR).

6. A 3ª muestra se le agrega 1 mL de la disolución de KSCN 0.1 M. (OBSERVARCAMBIO DE COLOR).

7. A la 4ª muestra se le agrega 1 mL de solución de NaOH 0.1 M. (OBSERVAR

CAMBIO DE COLOR).

8. A la 5ª muestra se le agrega una pequeña cantidad de H2C2O4 sólido.

(OBSERVAR CAMBIO DE COLOR).

[()] ()− ↔ ()

+ 6 ()−1

1. Al agregar mas productos (+ o −1) el equilibrio se desplaza hacia la

izquierda para formar más [()]−. Eso explica el aumento de tonalidad

rojo sangre de la solución.

2. En cambio si agregamos otro reactivo que consuma los productos como ( NaOH,

H 2C 2O4, AgNO 3), se descompensa el equilibrio y este se desplaza hacia la

izquierda, compensando la nueva variación, esto provoca que parte del complejo

se disocie y macroscópicamente la solución pierde tonalidad rojo sangre y se va

decolorando.

Experimento Cinética Química

Desarrollo

1. Se disuelve Almidón en agua caliente y con agitación continua para prepararsolución al 2%

2. Preparar un soluciones de: Sulfito acido de Sodio (NaHSO3) 0.02 M; una de

Yodato de Potasio (KIO3) 0.15 M; y una de Ácido Sulfúrico (H2SO4) 0.01 M.






3. A partir de 10 mL de la disolución de NaHSO3, con 5 mL de la disolución de

Almidón y 10 mL de la disolución de H2SO4, se preparan tres Matraces

Erlenmeyer con la misma concentración.

4. A una 1ª muestra se le agregan 10 mL de la disolución de KIO3 y 25 mL de agua.

5. A una 2ª muestra se le agregan 7.5 mL de la disolución de KIO3 y 27.5 mL deagua.

6. A una 1ª muestra se le agregan 5 mL de la disolución de KIO3 y 30 mL de agua.

7. Al mismo tiempo verter uno de los 3 Matraces a cada muestra y cronometrar los

tres por separado. (OBSERVAR VELOCIDAD DE REACCIÓN DIFERENTES).

Al mezclar las dos soluciones (KIO3 con NaHSO3) los aniones

−1 reducen a los iones

−1 hasta yoduro y por tanto el −1 se oxida hasta sulfato.

−1 3

−1 → −1 3−1

(Reacción Redox. Mezcla incolora)

Al mismo tiempo el −1 reacciona con el exceso de −1 y se produce Yodo molecular,

que con el Almidón la solución adquiere un color Azul oscuro. La reacción es tan rápidaque las diferencias entre las muestras son pocas

−1 5−1 6+1 → 3 3

(Reacción Redox. Mezcla Azul Oscuro).






EQUIPO 10

Experimento Equilibrio Químico

- Como es que la concentración afecta el Equilibrio químico de una reacción

Desarrollo

Se limpiara el material de trabajoRealizar un orificio a la tapa de la botellae introducir la válvula a través del tapón,para evitar liberaciones del gas, se debefijar perfectamente la válvula conadhesivo epoxi (dejar reposar por unmínimo de 24 horas para un secadototal).

Se agregaran las conchas de mar alinterior de la botella, como basecarbonato que generara el dióxido decarbono, añadir agua y ácido clorhídrico.

Comenzar a introducir y retira CO2 gas enla botella

Reacción principal:

2 →

El ácido carbónico es muy inestable, con lo que la reacción queda de la siguientemanera:

2 →






Al agregarle el CO2(g) se establece un equilibrio de concentraciones:

()↔ ()

Experimento Cinética Química- Como es que la temperatura afecta la velocidad de una reacción

Desarrollo

Medir dos volúmenes iguales de vinagre.

Instalar nuestro equipo de calentamiento.

Vaciar el vinagre en cada uno de los vasos de precipitado, llevando al fuego a unode ellos.

Teniendo un vaso de precipitados con el vinagre frio y otro con el vinagre

caliente, dejar caer la misma cantidad de bicarbonato de sodio a cada vaso.

Reacción principal :

→

El ácido acético reacciona con el bicarbonato de sodio (una base) y produce acetato desodio (una sal) y ácido carbónico. El ácido carbónico es inestable y se separa en agua yen dióxido de carbono.

EQUIPO 11

Experimento Equilibrio Químico

- Comprobando la reversibilidad de una reacción química






Procedimiento

Poner 50ml de agua en un vaso de precipitados y añadir 5ml de NH3OH 1M

Añadir 10 gotas de fenolftaleína y agitar

Agregar 1 gramo de nitrato de amonio.

Agitar

Al añadir la fenolftaleína se pone un color rosa y al agregar el nitrato observamos comoregresa a ser incoloro

Experimento Cinética Química

- Como afecta la temperatura

Procedimiento

Calentar agua hasta ebullición en un vaso de precipitado, poner media pastilla

efervescente triturada a un primer vaso y media pastilla sin triturar a un segundo

vaso; vaciar cantidades iguales de esta agua (75ml) a cada vaso al mismo tiempo.

Poner el cronometro y verificar cuanto tarda en llevarse a cabo cada

efervescencia. Repetir esto a temperatura ambiente y agua con hielo para

verificar el efecto de la temperatura y de la superficie de contacto en la cinética de

la reacción.






CONCLUSIÓN

Con los experimentos referentes a cinética química, se entendió que esta trata de larapidez con la que se lleva a cabo una reacción química, y que existen muchos factoresque lo afectan. Como se vio en los diferentes experimentos realizados factores que la

afectan son la temperatura, la superficie de contacto, la concentración así como loscatalizadores.

Con la exposición de los temas desarrollados se entendió el concepto de equilibrioquímico, así como que para una de ellas se comprobó el principio de Le Chatelier, delcual se deriva que “Cualquier sistema en equilibrio si es modificado uno de los factoresque lo determinan, este equilibrio se desplaza en sentido de contrarrestar dichamodificación”, con lo que se demostró que algunos de esos factores son:

la temperaturala presiónla concentraciónel volumen

BIBLIOGRAFÍA

ALBERT W. CASTELLANFISICOQUIMICASEGUNDA EDICIÓN ED. PEARSON

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