informe 2 equilibrio quimico i

Facultad De Ingeniera QumicaEquilibrio Qumico Molecular

I. INTRODUCCIN

Antes de entrar a fondo sobre este tema propongamos un ejemplo tpico encontrado en la naturaleza:En un frasco cerrado que contiene agua liquida a 25C y a medida que transcurre el tiempo se observa que el volumen del agua disminuye. Que sucedi? Parte del lquido se evapor, lo que hizo que el volumen del lquido disminuyera. Qu es lo que se tiene en el frasco? Una mezcla de dos fases (lquido-vapor). Luego de cierto tiempo, se podr observar que el volumen del agua lquida ya no vara, Cul es la razn? No vaya a pensar que el agua dej de evaporarse, todo lo contrario, el agua sigue desarrollando un cambio fsico reversible, en donde las velocidades de evaporacin y condensacin son iguales, esto quiere decir que se ha establecido el equilibrio dinmico entre las dos fases (lquido-vapor).

Teniendo en cuenta este pequeo concepto, podemos ver pues la importancia del equilibrio qumico, en el laboratorio o en la industria, es que permite predecir las condiciones de presin, temperatura y concentracin para aumentar el rendimiento de una reaccin. El mximo rendimiento esta limitado por el equilibrio, la comprensin de este y los factores que lo alteran son esenciales en la planeacin de las condiciones de la reaccin qumica para que los procesos industriales permitan una combinacin ptima de alto rendimiento y bajo costo. Por otra parte la constante de equilibrio es un parmetro que proporciona al qumico mucha informacin cualitativa y cuantitativa sobre el grado de conversin de la reaccin y le permite predecir si la reaccin es realizable.

II. OBJETIVOS Analizar el sentido de direccin de los reactivos y productos. Estandarizar los cidos y bases correctamente para una buena exactitud. Determinar la constante de equilibrio, K , de la reaccin de esterificacin siguiente:

CH3COOH + CH3OH CH3COO CH3 + H2O

III. FUNDAMENTO TEORICO

El equilibrio qumico es una reaccin que nunca llega a completarse, pues se produce simultneamente en ambos sentidos (los reactivos forman productos, y a su vez, stos forman de nuevo reactivos). Es decir, se trata de un equilibrio dinmico.Cuando las concentraciones de cada una de las sustancias que intervienen (reactivos o productos) se estabiliza, es decir, se gastan a la misma velocidad que se forman, se llega al EQUILIBRIO QUMICO.

ley de accin de masas. Constante de equilibrio (Kc)Para una reaccin cualquiera (a A + b B + c C + d D +...) se define la constante de equilibrio (KC) de la siguiente manera:

iendo las concentraciones medidas en el equilibrio (no confundir con las concentraciones iniciales de reactivos y productos). Se denomina constante de equilibrio, porque se observa que dicho valor es constante (dentro un mismo equilibrio) si se parte de cualquier concentracin inicial de reactivo o producto.

En la reaccin anterior: H2(g)+ I2(g) 2 HI (g)

El valor de KC, dada su expresin, depende de cmo se ajuste la reaccin. Es decir, si la reaccin anterior la hubiramos ajustado como: H2(g) + I2(g) HI (g),la constante valdra la raz cuadrada de la anterior. La constante KC cambia con la temperatura.Constante de equilibrio (Kp). Relacin con KC.En las reacciones en que intervengan gases es ms sencillo medir presiones parciales que concentraciones. As en una reaccin tipo: a A + b B c C + d D, se observa la constancia de Kp viene definida por:

En la reaccin: 2 SO2(g) + O2(g) 2 SO3(g)

De la ecuacin general de los gases: se obtiene:

Vemos, pues, que KP puede depender de la temperatura siempre que haya un cambio en el n de moles de gases

Donde n = incremento en n de moles de gases (nproductos nreactivos)Magnitud de Kc y KpEl valor de ambas constantes puede variar entre lmites bastante grandes.Grado de disociacin (.)Se utiliza en aquellas reacciones en las que existe un nico reactivo que se disocia en dos o ms molculas ms pequeas. Es la fraccin de un mol que se disocia. En consecuencia, el % de sustancia disociada es igual a 100.Relacin entre Kc y QSea una reaccin A B + C.Si llamamos c = [A]inicial y suponemos que en principio slo existe sustancia A, tendremos que:Cociente de reaccin (Q)En una reaccin cualquiera: a A + b B c C + d D se llama cociente de reaccin a:

Tiene la misma frmula que la KC pero a diferencia de sta, las concentraciones no tienen porqu ser las del equilibrio.1. Si Q = Kc entonces el sistema est en equilibrio.1. Si Q < Kc el sistema evolucionar hacia la derecha, es decir, aumentarn las concentraciones de los productos y disminuirn las de los reactivos hasta que Q se iguale con KC.1. Si Q > Kc el sistema evolucionar hacia la izquierda, es decir, aumentarn las concentraciones de los reactivos y disminuirn las de los productos hasta que Q se iguale con KC.

Modificaciones del equilibrioSi un sistema se encuentra en equilibrio (Q = Kc) y se produce una perturbacin:1. Cambio en la concentracin de alguno de los reactivos o productos.1. Cambio en la presin (o volumen).1. Cambio en la temperatura.El sistema deja de estar en equilibrio y trata de volver a l.Cambio en la concentracin de alguno de los reactivos o productos. Si una vez establecido un equilibrio se vara la concentracin algn reactivo o producto el equilibrio desaparece y se tiende hacia un nuevo equilibrio.Las concentraciones iniciales de este nuevo equilibrio son las del equilibrio anterior con las variaciones que se hayan introducido.Lgicamente la constante del nuevo equilibrio es la misma, por lo que si aumenta la concentracin de algn reactivo, crecera el denominador en Q, y la manera de volver a igualarse a KC sera que disminuyera la concentracin de reactivos (en cantidades estequiomtricas) y, en consecuencia, que aumentasen las concentraciones de productos, con lo que el equilibrio se desplazara hacia la derecha, es decir, se obtiene ms producto que en condiciones iniciales.De la manera, en caso de que disminuyera la concentracin de algn reactivo: disminuira el denominador en Q, y la manera de volver a igualarse a KC sera que aumentase la concentracin de reactivos (en cantidades estequiomtricas) y, en consecuencia, que disminuyesen las concentraciones de productos, con lo que el equilibrio se desplazara hacia la izquierda, es decir, se obtiene menos producto que en condiciones iniciales.Anlogamente, podra argumentarse que, si aumentase la concentracin de algn producto, el equilibrio se desplazara a la izquierda, mientras que si disminuyese, se desplazara hacia la derecha.Cambio en la presin (o volumen)En cualquier equilibrio en el que haya un cambio en el nmero de moles en sustancias gaseosas entre reactivos y productos, como por ejemplo en reacciones de disociacin del tipo: A B + C, ya se vio que KC c x 2 Al aumentar p (o disminuir el volumen) aumenta la concentracin y eso lleva consigo una menor , es decir, el equilibrio se desplaza hacia la izquierda que es donde menos moles hay.Este desplazamiento del equilibrio al aumentar la presin, hacia donde menos moles de sustancias gaseosas, es vlido y generalizable para cualquier equilibrio en el que intervengan gases. Lgicamente, si la presin disminuye, el efecto es el contrario.Cambio en la temperatura.Se observa que, al aumentar T, el sistema se desplaza hacia donde se consuma calor, es decir, hacia la izquierda en las reacciones exotrmicas y hacia la derecha en las endotrmicas.Si disminuye T el sistema se desplaza hacia donde se desprenda calor (derecha en las exotrmicas e izquierda en las endotrmicas). Principio de Le Chatelier. Variaciones en el equilibrioUn cambio o perturbacin en cualquiera de las variables que determinan el estado de equilibrio qumico produce un desplazamiento del equilibrio en el sentido de contrarrestar o minimizar el efecto causado por la perturbacin.RELACIN ENTRE LA VARIACIN DE ENERGA LIBRE DE GIBBS, Y LA CONSTANTE DE EQUILIBRIO. La variacin de Energa Libre de Gibbs y la constante de equilibrio estn ntimamente ligadas entre s a travs de la siguiente ecuacin:

Donde R es la constante de los gases, T la temperatura absoluta, y Kc la constante de equilibrio.

IV. Materiales Materiales: Matraz Bureta Baln Calentador con agitador Soporte universal Refrigerante Vasos precitados Termmetro

Reactivos: Biftalato Acetato de metilo

Fenoftaleina

V. PARTE EXPERIMENTALPreparacin del NaOH 0.5N

Preparar nuestra solucin de 250ml 0.5N en una fiola. Pesar 5gr dey disolverlo en un vaso precipitado. Completamos los 250 ml con agua destilada

Estandarizacin:

Lo estandarizamos usando biftalato acido de potasio (FHK) Disolvemos un volumen de 0.4 0.5 g de biftalato acido de potasio en agua destilada Medimos el volumen de NaOH gastado para su neutralizacin Caculamos la verdadera concentracin de nuestra base

Donde:: Masa del acido solido agregado : Masa equivalente del acido de potasio = 0.20422 eq/g: Volumen de NaOH gastado

Preparacin de HCl 0.5N Preparar nuestra solucin de 200ml 0.5N en una fiola. Agregamos 3.65ml del acido concentrado Completamos el volumen de 200ml con hasta la marca de la fiola.

Estandarizacin Agregamos el NaOH ya preparado en una bureta En un matras colocamos un volumen determinado de HCl preparado y el indicador Agregamos la base hasta la neutralizacin y medimos el volumen de NaOH gastado Calculamos la verdadera concentracin del acido

Preparacin del acido actico 4N y 2N Preparamos nuestra muestra de acido actico 4N y 2N Agregamos acido actico glacial (99.5%) ( = 1.05) Completamos el volumen de la fiola (250ml) hasta la marca indicada

Estandarizacin estandarizamos el acido actico 4N y 2N con la soda ya preparada agregamos un volumen de nuestro acido ya preparado en un matras y agregamos el indicador dejamos caer nuetra soda en la bureta hasta la neutralizacin medimos el volumen de NaOH gastado y calculamos nuestra verdadera concentracion

Finalmente preparamos la reaccin pedidaMEZCLAHCl CH3COOCH3CH3OHCH3COOHH2O

5mL-5ml-5ml (4N)-

5mL-5mL5mL(2N)-

5mL5mL5ml-

5mL5mL-5mL (4N)-

5mL4mL-5ml(2N)-

5mL2ml-5mL (4N)5ml

Esperar hasta que se realice las reacciones y calcular la constante de equilibrio para la reaccin

VI. CLCULOS

Tabla de datos de los reacctivos

Acido actico glacial

Densidad 1.05

Porcentaje99.9%

Metanol

Densidad0.79 g/ml

Porcentaje99.5%

Acetato de metilo

porcentaje99%

Densidad0.931g/ml

HCl (0.257N)

Densidad 1.01g/ml

Preparacin del NaOH 0.5N Calculamos la masa de hidrxido a utilizarr

Standarizacion del NaOHCalculamos la verdadera concentracin de la base

: 0.45g= 0.20422 eq/g: 5.313 mlLa concentracin real es: Estandarizacion del HCl

La concentracin real del HCl:

Estandarizacion del acido acticoPara 4N

La concentracin real de acido actico a 4N :

Para 2 N

La concentracin real del acido actico a 2N :

Para la reaccin Mezcla N3

Moles iniciales de metanol

Moles iniciales de acetato de metilo

Moles de iniciales de agua

Presentes en el metanol

Presentes en el acetato

Presentes en el HCl

Moles totales de agua

Calculamos moles formadas de CH3COOHVolumen gastado de NaOH (0.2074N) = 6.9ml para 1.2ml de solucin

Para 15 ml de muestra estn presentes

De la ecuacin :CH3COOH + C2H5OH CH3COOC3H5 + H2Oni

CH3COOH C2H5OHHCL CH3COOC3H5H2O

INICIO-0.122820.0622760.281633

0.014033250.01403325-0.01403325-0.01403325

FINAL0.014033250.136853250.04824270.267599

Hallamos la contante de equilibrio

Para la reaccin Mezcla N4

Moles iniciales de acido actico (3.72N)

Moles iniciales de acetato de metilo

Moles de iniciales de agua

Presentes en el acetato

Presentes en el HCl

Moles totales de agua


Para 15 ml de solucion



INICIO0.01860.0622760.280536111

0.0320340.0320340.0320340.032034

FINAL0.0506340.0320340.0302420.248502


VII. CONCLUSIONES

Para estandarizar el hidrxido de sodio(NaOH) se utiliza el Ftalato cido de potasio, KHP ya Posee una elevada pureza, mayor del 99,9 %.,Es estable frente a los agentes atmosfricos., Posee un peso molecular alto, para disminuir los errores asociados a la pesada.

la estandarizacin nos ayuda a encontrar la verdadera concentracin que hemos preparado ya que siempre sumamos errores al preparar la muestra o ya sea que el reactivo no es completamente puro.

Las concentraciones reales son las q se obtiene con la valoracin.

VIII. RECOMENDACIONES

En la valoracin de soluciones es preferible no pasar del volumen requerido por gasto en la bureta. La cantidad de fenolftalena agregada a la solucin a titular no influye relevantemente en la determinacin de su concentracin

IX. BIBLIOGRAFA CASTELLAN, GILBERT W, Fisicoqumica, Addison Wesley Iberoamericana, Segunda Edicin, 1987. ATKINS, P. W., Fisicoqumica, Addison Wesley Iberoamericana, Tercera Edicin, 1992. MARON Y PRUTTON, Fundamentos de Fisicoqumica, Limusa, Dcima quinta reimpresin, 1984. PONZ MUZZO, GASTON, Tratado de Qumica Fsica, A.F.A, Segunda poca. Primera Edicin, 2000.


Para 15 ml de solucion



INICIO0.01860.0622760.280536111

0.0385950.0385950.0385950.038595

FINAL0.0571950.0385950.0236810.2419411


Laboratorio De Fisicoqumica II19

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