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Estequiometría y equilibrio de formación de un complejo
Trabajo Práctico 2Módulo de Equilibrio
Dra. Noelia I. Burgardt, 2do cuatrimestre 2010Fisicoquímica-UNQ
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Equilibrio
MaterialTérmicoT1<T2
δqT1=T2
MecánicoP1<P2
dVP1=P2
Químico Fases
μ1 < μ2dn
μ1 = μ2
∑νi μi ≠ 0dni
∑νi μi = 0
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Desequilibrio químicoLa energía libre de reacción indica la dirección en la que ocurre la misma, o si esta en equilibrio.
ΔGr = ΔG θ + RT ln Q
aA + bB cC + dD
[C]c [D]d
[A]a [B]bQ =
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Constante de equilibrio
ΔGr= RT ln QKc
Cuando la reacción está en equilibrio:ΔGr= 0Q = Kc
ΔGrθ = - RT ln Kc
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Objetivos
• Determinar la fórmula del complejo.• Determinar la constante de equilibrio.• Calcular el valor de la energía libre
estándar de formación.
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Reacción de formación de un complejo
aA + bB AaBb
Kc = [AaBb][A]a [B]b
¿Qué datos necesitamos para determinar Kc?
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Complejo entre ácido salicílico y sales de Fe+2
• Cuando se agregan sales de hierro a un compuesto fenólico se forma un complejo fuertemente coloreado.
• Ley de Lambert y Beer:
A = ε l cA: absorbancia (λ)ε : coeficiente de extinción molar (λ, compuesto, condiciones)l : longitud del paso óptico de la cubetac : concentración del compuesto
Esta ley sólo es válida cuando hay una única especie que
absorbe
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Determinación de los coeficientes de reacción
La cantidad máxima de producto se forma cuando reaccionan soluciones equimolares de los reactivos en la proporción correspondiente a los coeficientes de reacción.
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Determinación de los coeficientes de reacción
aA + bB AaBb
A = A0 – ax CA = c A0 = c VA/VTB = B0 – bx CB = c B0 = c VB/VTAaBb = x
[AaBb] x[A]a[B]b [(c VA/VT)-ax]a[(c VB/VT)-bx]b
VA aVB b
Kc = =
=
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Desarrollo experimental
Medimos absorbanciaA = ε l c
Ácido salicílico0.001M
Fe(NH4)SO4.12H2O0.001M
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Desarrollo experimentalTubo (#) VA (mL) VB (mL) Abs. (λ)
1 1 9
2 2 8
3 3 7
4 4 6
5 5 5
6 6 4
7 7 3
8 8 2
9 9 1
Blanco - -
A=Ácido salicílico0.001M
B=Fe(NH4)SO4.12H2O0.001M
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Desarrollo experimental
0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
0.35
0 2 4 6 8 10
Este valor de Va/Vb es igual a la relación de los coeficientes estequiométricos a/b
Abs
orba
ncia
(UA
)
Va/Vb
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Desarrollo experimental
IMPORTANTE!!!!
La solución de sal de hierro se hidroliza al conservarla
y por lo tanto debe prepararse en el momento
(PM=482.19).
El pH óptimo para la formación del complejo está entre
2.6 y 2.8. Este pH se consigue con soluciones muy
diluidas de HCl 0.002 M.
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Determinación del coeficiente de extinción molar del complejo• Curva de calibración: Absorbancia vs.
[complejo]• Preparar soluciones de concentración
conocida de complejo y medir Absorbancia.Curva de Calibración
y = 1476.2xR2 = 0.9964
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
0 0.0002 0.0004 0.0006 0.0008 0.001
[Complejo] (M)
Abs
orba
ncia
(UA
) Tiene la forma de la ley de Lambert-Beer, la pendiente es igual a (ε l).
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Acción de masasA + B AB
Kc = [AB][A][B]
AB = xA = A0 – xB = B0 – x
SupongamosKc = 2
x2 – (A0+B0+0.5)x + A0B0 = 0
A0 B0 x A B1 1 0.5 0.500 0.50010 1 0.948 9.052 0.052100 1 0.995 99.005 0.0051000 1 0.999 999.001 0.001
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Desarrollo experimentalTubo (#) VA (mL) VB (mL) [AaBb] (M) Abs. (λ)
Blanco 10 - [Fe]= (VBc/VT)/b
1 9.5 0.5
2 9 1
3 8 2
4 6 4
5 4 6
A = Ácido salicílico 0.001MB = Fe(NH4)SO4.12H2O
0.001M
• Agregar ácido salicílico sólido
• Medir absorbancia con precaución!
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Determinar Kc
• Con el coeficiente de extinción molar obtenido para el complejo se puede calcular la concentración.
• Con las fórmulas adecuadas se pueden obtener las concentraciones de A y B en el equilibrio.
• Con todos estos datos pueden calcular Kc.
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Determinar Kc
Abs. [AaBb]
[A]0 [B] 0 [A] [B] Kc
Exp. Absε l
VA*cVT
VB*cVT
[A]0 -a[AaBb]
[B]0 -b[AaBb]
[AaBb][A]a[B]b
¿Qué valor puede tener Kc?¿Qué significado tiene?
• Kc >> 1
• Kc << 1
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Calcular ΔGrƟ
Conociendo la temperatura de trabajo y Kc se puede obtener ΔGr
θ :
ΔGrθ = - RT ln Kc
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Discusión• ¿Cuáles fueron los supuestos que tuvo que
hacer para realizar los cálculos?• ¿Los valores de concentración de las
diferentes especies en el equilibrio son coherentes?
• ¿Los valores obtenidos para la constante de equilibrio y para la energía libre estándar fueron los esperados?, ¿Porqué?
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Discusión
Relacionando conocimientos...Para la descomposición del H2O2 ΔGr
θ es igual a –125.1 kJ,
• ¿Cuál es el valor de Kc a 298 K?• ¿Qué significado tienen estos valores?• ¿Esto invalida los resultados del trabajo
práctico anterior?