Informe-8-Factores que afectan el Equilibrio Quimico PDF

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RESUMEN Comprobación de la influencia de la temperatura, concentración y presión en el equilibrio químico. En la experimentación se procedió a mezclar sustancias con concentraciones predeterminadas, para obtener una nueva solución, la cual se dividió en tres partes iguales, mismas que se colocaron en recipientes de vidrio; a cada uno de los recipientes se adicionó diferentes haluros metálicos o sales, respectivamente para que reaccionaran y observar si se produjo algún cambio en cuanto a coloración, lo que permitió determinar la influencia de la concentración de reactivos y productos, y su efecto en las soluciones. Luego, para percibir el efecto de la temperatura en el equilibrio químico, se procedió a recoger el gas formado, una vez realizado el procedimiento por parte de los instructores y se preparó un baño de hielo en un recipiente de vidrio, en el que se colocó el gas recogido y se observó un viraje, que pasó de pardo a transparente. Posteriormente se calentó agua y se hizo reaccionar con el gas recogido, observando un cambio de coloración de transparente a pardo intenso. Finalmente para distinguir el efecto de la presión en el equilibrio químico se colocó un material que comprimió el gas recolectado y se registró de forma inmediata lo sucedido. Con la realización de la práctica se obtuvieron datos únicamente cualitativos, respecto al color, aspecto o apariencia, los cuales fueron esenciales para observar qué factores y de qué manera afectan en el equilibrio químico de una reacción. DESCRIPTORES: EQUILIBRIO_QUÍMICO / TEMPERATURA / PRESIÓN / VIRAJE / CONCENTRACIÓN

PRÁCTICA 8 FACTORES QUE AFECTAN EL EQUILIBRIO QUÍMICO. RESUMEN/PALABRAS CLAVE 1. OBJETIVOS. 1.1. Comprobar la influencia de la temperatura en los equilibrios. 1.2. Comprobar la influencia de concentración en los equilibrios. 1.3. Comprobar la influencia de la presión en los equilibrios. 2. TEORÍA. 2.1.

Equilibrio químico. (fundamento) El equilibrio es un estado en el que no se observan cambios durante el tiempo transcurrido. Cuando una reacción química llega al estado de equilibrio, las concentraciones de reactivos y productos permanecen constantes en el tiempo, sin que se produzcan cambios visibles en el sistema. Sin embargo, a nivel molecular existe una gran actividad debido a que las moléculas de reactivos siguen formando moléculas de productos y estas a su vez reaccionan para formar moléculas de reactivos. (Chang, 2002)

2.2.

Factores que afectan el equilibrio químico El equilibrio químico representa un balance entre las reacciones directa e inversa. En la mayoría de los casos, este balance es muy delicado. Los cambios en las condiciones experimentales pueden alterar el balance y desplazar la posición del equilibrio para que se forme mayor o menor cantidad de producto deseado. Por ejemplo, cuando se dice que la posición de equilibrio se desplaza hacia la derecha significa que la reacción neta ahora va de izquierda a derecha. Las variables que se pueden controlar en forma experimental son concentración, presión, volumen y temperatura. (Chang, 2002)

2.2.1 Temperatura Es la única variable que además de influir en el equilibrio, modifica el valor de su constante. Si una vez alcanzado el equilibrio se aumenta la temperatura, el Sistema se opone a ese aumento de energía calorífica desplazándose en el sentido que absorba calor; es decir, hacia el sentido que marca la reacción endotérmica. Aquí debemos recordar que en las reacciones químicas existen dos tipos de variación con la temperatura: Exotérmica que es aquella reacción que libera o desprende calor. Endotérmica: Aquella reacción que absorbe calor. (LEVINE, 1981) 2.2.2 Presión Si aumenta la presión la reacción se desplazará hacia donde exista menor número de moles gaseosos para así contrarrestar el efecto de la disminución de volumen y viceversa. Lógicamente en el caso de que las cantidades de moles gaseosos sean iguales para cada lado de la ecuación, no se producirán cambios, es decir que el equilibrio no se desplazará. También se puede aumentar la presión del Sistema sin afectar el equilibrio agregando un gas noble. (LEVINE, 1981)

2.2.3 Concentración Un aumento en la concentración de uno de los reactivos hace que el equilibrio se desplace hacia la formación de productos y a la inversa en el caso de que disminuya dicha concentración de los productos hace que el equilibrio se desplace hacia la formación de reactivos y viceversa en el caso de que se disminuya. (Chang, 2002)

3. PARTE EXPERIMENTAL. 3.1. ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● 3.2.

Apreciación

±0,1 [mL]

Sustancias y reactivos. Recuerde colocar fórmula molecular, estados de la materia y concentración de cada sustancia. ● ● ● ● ● ● ●

3.3.

Material y Equipos. Rango 1 Vaso de precipitación (0-50) [mL] 4 Tubos de ensayo 1 Vaso de precipitación (0-150)[mL] 1 Balón de destilación con tubuladura lateral 1 Embudo de decantación 1 Manguera 1 Pinza Hoffman 1 Cuba 1 Tapón 00 1 Aro 1 Tela 1 Mechero 1 Jeringa con aguja (0-10)[mL] 1 Piceta 1 Varilla de agitación

Sulfocianuro de potasio Cloruro férrico Cloruro de potasio Ácido nítrico concentrado Agua destilada Lámina de Cobre Hielo

KSCN(ac) 0,1 [M] FeCl3(ac) 0,1 [M] KCl(ac) 0,1 [M] HNO3(conc.) H2O(l) Cu(s) H2O(s)

Procedimiento

3.3.1. Efecto de la concentración de reactivos y productos. ● En el vaso de precipitación colocar 0,5mL de la solución de KSCN 0,1M y 0,5 mL de la solución de FeCl3 0,1M, obteniéndose una solución de color rojo por la presencia de ion [Fe(SCN)6]3-. ● El contenido del vaso diluir en 5mL de agua destilada y esta solución dividir en tres partes iguales y colocarla en tres tubos de ensayo. Al primer tubo, adicionar 0,5 mL de FeCl3 0,1M. Al segundo tubo adicionar 0,5 mL de KSCN 0,1M. Al tercer tubo adicionar 0,5 mL de KCl 0,1M. Observar y anotar lo que sucede en cada tubo. 3.3.2. Efecto de la temperatura en los equilibrios.

(Esta primera parte la realizan las instructoras) (Un equipo por laboratorio) ● Colocar el cobre en el interior de un balón de destilación con tubuladura lateral descendiente, adicionar una cierta cantidad de ácido nítrico concentrado mediante un embudo de decantación. Verificar que no existan fugas en el sistema. Dejar verter el ácido nítrico concentrado para que reaccione con el cobre y observar el desprendimiento de gases. (Desde aquí actúan los estudiantes) ● Recoger el gas formado en un tubo de ensayo 13x100 y taparlo inmediatamente con un tapón. Preparar un baño de hielo en un vaso de precipitación, colocar el tubo de ensayo con el gas y observar los cambios de color pardo a transparente. Hacer hervir un poco de agua en un vaso de precipitación y colocar el tubo de ensayo con gas, observar el cambio de color de transparente a pardo más intenso que el inicial. 3.3.3. Efecto de la presión en el equilibrio. ● Acoplar la jeringa a la manguera de recolección de gas. Colocar 2 láminas de cobre lijadas en el balón de destilación, adicionar 5 mL de ácido nítrico concentrado con el embudo de decantación acoplado al balón. Cuando empiece el desprendimiento de gas recogerlo en la jeringa. Retirar la jeringa una vez recogido el gas y tapar el extremo de la aguja con el tapón de caucho para evitar su escape. A continuación, comprima el gas que se encuentra en el interior de la jeringa, observando y anotando lo que sucede. No descuide la vista de la jeringa ya que la experiencia ocurre muy rápido. 4. PARTE EXPERIMENTAL Tabla 1. Efecto de la concentración de reactivos y productos. OBSERVACIONES (indicar lo que observó y explicar TUBO hacia dónde se desplaza el equilibrio) Al agregar FeCl3(ac) a la mezcla se tornó más roja que la coloración inicial que se tenía, se pudo observar que la concentración en los productos aumentó, ya que la sustancia FeCl3(ac) es uno de los reactivos que nos indica Uno que se está aumentando en esta reacción la cantidad de reactivos haciendo de esta forma que el equilibrio se desplace hacia los productos.

Dos

Tres

Al agregar KSCN(ac) a la solución la coloración se torno un rojo muy intenso por lo que se pudo presenciar que había una mayor concentración en los productos,cuando se aumenta KSCN(ac) hay más cantidad en los reactivos; lo cual se consume haciendo de esta forma que el equilibrio sea desplazado hacia los productos. Al momento de agregar KCl(ac) a la solución hizo que la coloración con respecto al inicio o a la de los otros tubos se torne de un rojo más claro, se pudo observar una disminución de productos. La adición de KCl(ac) aumentó los productos haciendo que de esta forma el equilibrio se desplace hacia los reactivos.

Fuente: Universidad Central del Ecuador, Facultad Ingeniería Química, Laboratorio de Química general. Grupo 6 Tabla 2. Efecto de la temperatura OBSERVACIONES Al momento en el cual se sometió al baño de enfriamiento o sea a la disminución de la temperatura, la coloración inicial del gas que se tenía (Coloración verdosa) se fue tornando transparente o incolora. Por el contrario, cuando se aumentó la temperatura mediante un baño térmico, el gas pasó de su tonalidad transparente a un verde más oscuro. Fuente: Universidad Central del Ecuador, Facultad Ingeniería Química, Laboratorio de Química general. Grupo 6 SUSTANCIA NO2(g)

Tabla 3. Efecto de la presión OBSERVACIONES Cuando se procedió a ejercer presión comprimiendo el gas con la jeringa, el gas se tornó de una coloración más verde oscura comparada a su coloración inicial donde no tenía ninguna compresión y no se encontraba en equilibrio. Fuente: Universidad Central del Ecuador, Facultad Ingeniería Química, Laboratorio de Química general. Grupo 6 SUSTANCIA NO2(g)

● Reacciones 5. RESULTADOS. REACCIÓN

Tabla 4. Resultados SENTIDO DEL EQUILIBRIO

6. DISCUSIÓN. El método cualitativo utilizado durante la práctica fue el correcto para cumplir cada uno de los objetivos planteados dentro de la misma, Comprobar la influencia de la temperatura, concentración y presión en los equilibrios. El método se validó de manera cualitativa, porque se logró observar cada uno de los cambios en las reacciones, sean grandes o pequeños durante el desarrollo de cada una de los procedimientos , durante la práctica en donde se logró determinar el efecto de la concentración tanto de reactivos como productos, se evidencio que en la mezcla de KSCN y FeCl3, al diluirla y separarla en tres tubos, en el primero, al que posteriormente agregamos FeCl3, la mezcla que en un inicio era de un color rojo, se tornó de un color rojo más oscuro, debido a que se agregó mayor cantidad de reactivos, alterando el equilibrio de la reacción en dirección hacia los productos, generando mayor formación de los mismos, En el segundo tubo, se agregó KCL, sustancia que alteró la reacción, favoreciendo a la formación de reactivos,

provocando que la mezcla disminuye su coloración, cambiando la dirección de la reacción inicial. En el tercer tubo, se agregó cierta cantidad de KSCN, está, actuó de manera similar al primer tubo, es decir tornándose de un color más oscuro y favoreciendo la formación de productos, generando la reacción de izquierda a derecha. En la práctica en donde se logró analizar la influencia de la temperatura de las reacciones en equilibrio de una solución gaseosa de NO2, en donde el gas adoptó un color verdoso, se determinó que si colocamos el gas en una chaqueta de calentamiento (baño maría), el mismo adopta una coloración más oscura, demostrando el aumento de su concentración, y así, favoreciendo la formación de productos, si la misma solución gaseosa es ubicada en una chaqueta de enfriamiento (baño de hielo), la misma se tornara transparente o incolora, debido a la disminución de su concentración, y por ende se determina que existe una disminución de los productos. En la práctica en donde se determinó la influencia de la presión en una reacción, esta se logró analizar con el gas inicialmente obtenido, mismo que fue utilizado para determinar la influencia de la temperatura, dicho gas fue sometido a un material (jeringa), que propiciaba la presión necesaria para observar lo que sucede cuando el gas es comprimido, determinando gracias al cambio de su coloración que, si se aumenta la presión, esta tendrá una coloración más oscura que la coloración inicial, señalando el aumento de su concentración. En cuanto a errores aleatorios, se menciona la falta de precisión al momento de la obtención del gas, ya que al no colocar el tapón en el tubo de ensayo al momento indicado, se genera una fuga de gas, provocando que la cantidad del mismo no sea la suficiente para su respectivo análisis. En torno a errores sistemáticos, estos no se presentaron dentro de las prácticas desarrolladas debido a que no existía un registro de mal funcionamiento de los equipos usados. En la práctica relacionada a la presión de la reacción, se recomienda utilizar una jeringa de 10ml, ya que si se utiliza una de menor rango, al momento de ejercer presión, esta puede ser muy fuerte para el gas contenido dentro de la misma, que provocaría la expulsión total o parcial del gas, impidiendo así su respectivo análisis. 7. CONCLUSIONES. 7.1 Mediante la experimentación se pudo observar que al adicionar tiocianato de potasio a la solución inicial, se genera una tensión que se alude al aumento en la concentración de SCN - , para contrarrestar esta tensión reacciona algunos iones de Fe3+,el equilibrio se desplaza de derecha a izquierda, por consiguiente el color rojo de la solución se torna de un color más intenso, lo que significa que se genera más producto. 7.2. En base a la Tabla 3. Se evidencio que los cambios de presión alteran las concentraciones de los gases, puesto que son muy susceptibles a la variación de volumen que existe en un sistema. Cuando el volumen disminuye entonces existen más moléculas que chocan y se mueven más rápido lo permite que aumente la presión, entonces el sistema se desplaza hacia donde hay menor número de moles. 7.3. En base a la Tabla 1. Efecto de la concentración de reactivos y productos, se evidencio que la concentración puede alterar la posición del equilibrio,esto al observar el cambio de tonalidad en las tres muestras y así poder predecir la direcciòn a la que se dirige la reacción y sin modificar la constante de equilibrio ya que la temperatura es constante. 7.4.En base a la Tabla 2. Efecto de la temperatura, se evidencio que el efecto de la temperatura al aumentar favorece a una reacción endotérmica y una disminución favorece a una reacción exotérmica, puesto que al calentar la muestra la coloración del gas es más notable a cuando se procedió a enfriar.

8. BIBLIOGRAFÍA

Chang, R. (2002). Química(Vol. 1). México D.F.: McGRAW-HILL. LEVINE, I. (1981). Fisicoquímica .Bogotá: McGraw-Hill. 9. ANEXOS. 9.1. Diagrama del Equipo. (Ver Anexo 1) ....