DETERMINACIÒN DE LA CONSTANTE DE EQUILIBRIO PARA UNA REACCION HOMOGENEA Laura Dulce. (1530369) 1, Jonatán Cuellar. ( 1428710)2 1
[email protected],, 2 j
[email protected] honat an. c ue l l ar @c or r eouni v al l e . edu. c o Univeridad del !alle, De"arta#ento de $u%#ica La&oratorio de 'u%#ica ovie#&re 13 del 2015
Resumen: La "ráctica coniti* en la deter#inaci*n de la contante de e$uili&rio, "ara ello e +icieron to#a de " - titulacione ácido&ae. /n el "ri#er #todo e reali* la etandariaci*n de una oluci*n de a. e utiliaron 0.1 4 de talato ácido de "otaio ("atr*n "ri#ario) diuelto en 10 #L de a4ua detilada en un vao "reci"itado unto con un #a4neto - do 4ota de enoltale%na - e le a7adi* 4ota a 4ota el a (e utiliaron 5.8 #L) +ata $ue la oluci*n e tor#o roa - e calcul* u concentraci*n (0.093 #ole). Lue4o e #idi* do vece el " del ácido actico con el "eac+i#etro, a#&a #edida dieron 2.89 (" ácido). e "rocedi* a titular 10 #L #L de ácido actico 0.1 a7adiendo a7adiendo 4ota a 4ota 4ota la oluci*n etandariada de a (co#o en el "roceo anterior) e 4ataron 9.8 #L de la &ae, "ara inaliar e le a4re4* 10 #L #á del ácido - e to#* el " de la oluci*n (:.62). Palabras clave: contante clave: contante de e$uili&rio, reacci*n +o#o4nea, concentraci*n, titulaci*n.
1. INTRODUCCIÓN
2. METODOLOGÍA
/l e$uili&rio e$uili&rio $u%#ico $u%#ico e alcana cuando la ra"idece de la reac reacci cion one e en un ent entid idoo - en otro otro e i4ua i4uala lan, n, - la la concen concentra tracio cione ne de lo reactiv reactivo o - "roduc "roducto to "er#an "er#anece ecenn contante. ;1<
2.1 /tand /tandari ariac aci*n i*n del del a a a)
=ea =earr a"roi a"roi#a #ada da#e #ent ntee 0.1 4 de tala talato to ácido ácido de "otaio ?C8:: ("atr*n "ri#ario) - verter en un vao "reci"itado con 10 #L de a4ua detilada, a4itar con la varilla varilla de a4itac a4itaci*n i*n +ata $ue e diuel diuelva va co#" co#"le leta ta#e #ent nte. e. =or =or Alti Alti#o #o a7ad a7adir ir 2 4ota 4ota de enoltale enoltale%na %na - un #a4neto de a4itaci*n. a4itaci*n. U&icar el vao "reci"itado en la "lanc+a de a4itaci*n.
&)
Lava Lavarr la &ureta &ureta #u#u- &ien &ien con a4ua a4ua dei deion onia iada da co#"ro&ar u &uen unciona#iento. !eriicando $ue al a&rir - cerrar la llave lu-a el a4ua correcta#ente (recordar +ac%a $ue direcci*n a&re - cierra la llave).
c)
Lava Lavarr la &ure &ureta ta con con a a - dear dear un "oco "oco de et etaa "ara i#"edir $ue entre aire.
d)
Llenar Llenar la &ure &ureta ta enra enraand andoo a cero cero con la olu oluci* ci*nn de a - autar en la "ina del o"orte univeral.
e)
/#"e /#"ea arr la titu titula laci ci*n *n con el a a deánd deándol oloo caer 4ota a 4ota o&re la oluci*n de talato, +ata $ue la oluci*n e torne roa #u- claro (a"untar el volu#en de a 4atado, "ara "oterior#ente calcular u concentraci*n).
La con conta tant ntee de e$ui e$uilili&r &rio io e calcu calcula la relac relacio iona nand ndoo la la concen concentra tracio cione ne de lo reacti reactivo vo - "roduc "roducto to,, la cuale cuale "er#a "er#anec necen en conta contante nte en deter# deter#ina inada da condic condicion ione e de te#"eratura - "rei*n. ;2<
/c. ;1< =ara calcular un valor #á cercano de la concentraci*n de una oluci*n oluci*n e utilia utilia la etandari etandariaci*n aci*n o titulaci*n, titulaci*n, "ue #u"oco "roducto tienen "urea del 100 >. /te "roceo e lleva a ca&o utiliando utiliando una utancia con cierta cierta caracter%ti caracter%tica ca lla#ada "atr*n "ri#ario "ara etandariar &ae o ácido 4eneral#ente on *lido. /n la "rácti "ráctica ca e va etand etandari ariar ar una oluci*n oluci*n de a, a, utiliando co#o actor "ri#ario talato ácido de "otaio (?=) =ara calcular la concentraci*n de #ole del a a "artir del dato de lo #L 4atado en la etandariaci*n. Lue4o Lue4o e to#ará to#ará el " - e titulará titulará 10 #L de C 2:2 (0.1 ) con la oluci*n anterior (a), e anotará el volu#en 4atado de ácido - e a4re4an 10 #L #á (e vuelve a to#ar el "). Con eto eto dato e +allará +allará la contante contante de e$uili&rio e$uili&rio "ara la reacci*n.
2.2 Deter#inaci*n de ?a del ácido actico . a)
B4re4a B4re4arr de la olu oluci* ci*nn de ácido ácido act actico ico C2:2 en un vao "reci"itado "reci"itado de 50 #L 0.1 uiciente "ara cu&rir lo electrodo electrodo del "eac+i#etro. "eac+i#etro.
&)
o#ar o#ar do do #edid #edida a del del " de la oluci oluci*n *n,, ante ante de"u de to#ar cada #edida e de&e enua4ar lo electrodo del "eac+i#etro con a4ua de ioniada ecar delicada#ente con "a"el a&or&ente.
e4undo #todo a)
Llenar la &ureta con la oluci*n de a etan etanda dari riad adaa enra enraa and ndoo a cero cero - u&ica u&icarr en el o"orte.
&)
B4re4a B4re4arr 10 #L #L de de la olu oluci* ci*nn de ácido ácido act actico ico 0.1 0.1 , , a7ad a7adir ir 2 4ota 4ota de eno enollta tale le%n %naa - un a4it a4itad ador or #a4ntico. U&icar el vao enci#a de la "lanc+a de a4itaci*n - e#"ear a titular la oluci*n (a"untar el volu#en de a conu#ido en la valoraci*n).
c)
e #iden #iden : 4 de a a - e de"o de"oititan an en un #atr #atra a volu#trico de 100 #L - e llena con a4ua +ata el aoro. &.
/tand /tandari ariac aci*n i*n de la la oluc oluci*n i*n de a a..
=ara la etandaria etandariaci*n ci*n e utiliara utiliara co#o "atr*n "atr*n "ri#ero "ri#ero el co#"ueto talato acido de "otaio (C 85:?). Lo reultado o&tenido e #uetran a continuaci*n Gra#o de talato acido de "otaio (C 85:?) 0.11 4 !olu#en !olu#en de a conu#ido en la valoraci*n 5.8 #L
eniendo en cuenta la i4uiente relaci*n ete$uio#etria
B4r B4re4a e4ar 10 #L de ácid ácidoo act actic icoo a la olu oluci ci*n *n "re"arada - #edir el " con el "eac+i#etro. −¿ + KHC 8 H 4 O 4 ❑ KNaC 8 H 4 O 4 + H 2 O ⇔
¿
+ ¿ OH
3. DATOS Y RESULTADOS 1.
/ /BDB BDBE EFB FBC C D/ LB LUC LUC D/ a a 0.1 .
a.
=re" =re"ar arac aci* i*nn de 100 #L #L de una una oluc oluci* i*nn de a a a 0.1
Molaridad Molaridad ( M M ) :
0.1 M 0.1 M =
moles del soluto soluto ¿ moles
¿
e "uede deducir deducir $ue la relaci relaci*n *n de lo "roducto "roducto e 11 entonce "ode#o concluir $ue
H de #ole de talato ácido de "otaio I H de #ole de a
Litros Litros de solucion solucion
¿ moles moles de NaOH NaOH
0.1< Solucion
0.1 molesde
Na
=0.1 moles moles NaOH NaOH
NaOH ∗40 g de NaOH NaOH 1 mol mol de NaOH NaOH
0.11 g C 8 H 5 O 4
¿ 5.386∗10
−4
¿ 4 g de NaOH
K ∗1 moldeC 8 H 5 O 4 K 204.221 g 1 moldeC 8 H 5 O4 K
moles 1 moldeC 8 H 5 O4 K
−4
Molaridad =
5.386 ∗10
5.8∗10 ¿ 0.928 M
molesde molesde NaOH NaOH
−3
solucion < de solucion
La concentraci*n real de la oluci*n e 0.928 .
&.
e4un e4undo do #to todo do
!olu#en !olu#en de oluci*n de ácido actico (0.1 ) 10 #L 2.
D//E D//EB BC C D/ ?a ?a D/L D/L BCD BCD BC/C BC/C
!olu#en !olu#en de a conu#ido en la valoraci*n 9.8 #L
a.
=ri#er #t #todo
edida del " de"u de la adici*n de 10 #L de ácido actico :.62
=ri#era #edida de " 2.89 e4unda #edida de " 2.89
¿
1<
+¿
3
−4
=9.094 ∗10
10 mL
¿
H
=−log ¿ pH =−
9.8 mL
NaOH ∗0.928 mole moles s de NaOH NaOH ∗¿ 1< de sol. sol. NaOH NaOH
+¿ ¿
H
− 2.89
10
¿
1<
=¿
−3
=2.00∗10
3
mole moles s de ac. acet acetic ico o
10 mL
+¿ ¿ H ¿ ¿
20 mLac .
=ara =ara el uo uo del del i4u i4uie ient ntee #to #todo do e to#a to#a co#o co#o 4u%a 4u%a la i4uiente ecuaci*n $u%#ica
=ara =ara "oder "oder utili utiliar ar ete ete #todo #todo tendre tendre#o #o en cuenta cuenta la i4uiente ecuaci*n
CH3COO -(AC) + H+
CH3COOH(AC)
acetico∗0.100 mole moles s ac. acet acetico ico ∗¿ sol ac . acet acetic ico o 1 < sol
CH3COOH(AC) + NaOH(AC) H2O(L)
CH3COONa(AC) +
a&la 2 ca#&io en el nA#ero de #ole #todo do
a&la 1 ca#&io en el nA#ero de #ole #todo uno. Estado
CH3COOH
CH3COO-
H+
nicial () Ca#& Ca#&io io () () /$uili&rio
0.1
0
0
1.2 1.288 88103 (0.11.28810 3)
K1.288103 K1.288103
K1.288103 K1.288103
+¿ ¿ H ¿ C H 3 COO −¿ ¿ ¿ K a=¿
Estado nicial ( ()
CH3COOH 2.00103
NaOH 9.09:10:
CH3COONa
Ca#&i a#&ioo ( ()
9.0 9.09: 9:10:
9.09:10:
9.09:10:
inal ()
1.090610 3
0
9.09:10 :
+¿ ¿
H
pH =−log ¿
−5
K a=1.681∗10
+¿ ¿ H ¿ ¿ +¿ ¿ H ¿ ¿
0
−5
K a=1.99∗10
c.
Deter# Deter#ina inaci* ci*nn del del "orce "orcenta ntae e de de ioni ioniaci aci*n *n
+¿ ¿ H ¿ ¿ Porcenta de ionizacion=¿
4. DISCUSION DE RESULTADOS e4An lo reultado o&tenido durante la "ractica eto e acercan un "oco a lo $ue la literatura #enciona $ue "ara ete cao e4An lo $ue e inveti4o e $ue la contante de acide (Ma) "ara el ácido actico e de 1.8 10 5 "or lo $ue ca&e detacar $ue el "orcentae de error e "e$ue7o -a $ue el "orcentae de error "ara el "ri#er #todo e de 6.6> #ientra $ue "ara el e4undo #todo e de 10.5>.
[ 5]
/tá /tá i#"rec i#"reciio iione ne e "udier "udieron on +a&er +a&er "rovoc "rovocado ado "or la incertidu#&re $ue eite al +acer la #edicione o al tener valore valore incorrecto incorrecto en la concentraci concentracione one de lo reactivo. reactivo. =ero e4An lo reultado o&tenido el #todo #á "recio "or u &ao "orcentae de error e el nA#ero uno -a $ue cuando e +ace la titulaci*n con la &ae e corre el rie4o de $ue e a4re4ue #á &ae de lo $ue e de&er%a "or coni4uiente a la +ora de #edir el " ete e vea aectado - "or coni4uiente lo cálculo. tra ituaci*n a tener en cuenta e $ue la deter#inaci*n de la conta contante nte de acide acide (Ma) e ve aec aecta tada da "or "or lo lo ca#& ca#&io io ter#odiná#ico $ue ocurren tanto en el "roceo de +idrolii co#o en la reacci*n $u%#ica de neutraliaci*n "or eo el M a del ácido actico $ue a"arece en la literatura #enciona $ue ue #edida #edida a una te#"eratur te#"eraturaa de 25 oC - uera i*nica cero, en a4ua a4ua.. oda oda la la con conta tant nte e de e$ui e$uilili&r &rio io var% var%an an con con la te#"eratura de acuerdo con la ecuaci*n de vanNt o.
E e la Con Conta tant ntee univ univer era all de lo lo 4ae 4ae idea ideale le - e la te#"eratura a&oluta. B%, "ara la reaccione eotr#ica, (el ca#&io de ental"%a etándar, O, e ne4ativo) ? di#inu-e con la te#"eratura, "ero "ara la reaccione endotr#ica (O e "oitivo) ? au#enta con la te#"eratura. /ntonce e "uede concluir $ue "ara una #a-or "recii*n en la deter#inaci*n de la contante de acide de una utancia e de&e tener en cuente lo ca#&io de ener4%a $ue etá "reente.
[ 6]
5. CONCLUSIONES •
•
La #eor or#a de +allar un valor #á "recio de la concentraci*n de una oluci*n e "or #edio de u etandariaci*n utiliando un "atr*n "ri#ario, el cual tiene una caracter%tica e"ec%ica. La contante de e$uili&rio no "er#ite deinir i un ácido o una &ae e uerte o d&il.
•
Lo ácido d&ile cuando e neutralian la al $ue e o&tiene e +idrolia or#ando una &ae conu4ada uerte #ientra $ue i una &ae uerte e neutralia eta no e +idrolia "or er un ácido conu4ado d&il.
6. PREGUNTAS
#ebe tener un peso e)u!valente &rande. Sa $ue ete +ec+o reduce conidera&le#ente el error de la "eada del "atr*n.
•
/e#"lo de "atrone "ri#ario
1. P'u e un "atr*n "ri#arioQ encione u caracter%tica, de 2 ee#"lo de "atrone "ri#ario uado "ara etandariar ácido - &ae (2 de cRu).
Para estandar!$ar d!soluc!ones de 'c!do: car&onato de o odi dio, o, a2C3 (I1 (I105. 05.994 994R#o R#ol) l) - T *ra, a2T:⋅102 (I381.34R#ol).
•
Para esta estandar! ndar!$ar $ar d!sol d!soluc!on uc!ones es de base: base: talato ácido de "otaio (?C8::) o ?= (I20:.22 (I2 0:.2214R# 14R#ol) ol) - ácido &enoico &enoico (C65C) (I122.124R#ol).
•
Un patrn pr!mar!o: pr!mar!o: e una utancia utiliada en $u%#ica co#o co #o re ree ere renc ncia ia al #o #o#e #ent ntoo de +a +ace cerr un unaa va valo lora raci ci*n *n o etandariaci*n (+allar un valor cercano a la concentraci*n). Uual#ent Uual# entee on *l *lido ido $ue cu# cu#"le "lenn con la i4u i4uien iente te caracter%tica
•
•
•
•
•
•
"!enen com "!enen compos pos!c! !c!n n con conoc! oc!da. da. Co Cono noce cerr la etruc et ructur turaa - ele ele#en #ento to $u $uee lo co# co#"on "onen, en, lo cua cuall ervirá er virá "ar "araa +ac +acer er lo cál cálcul culo o et ete$u e$uio# io#tr trico ico re"ectivo.
2. Calcule el "orcentae de diociaci*n del ácido actico en u olucione 0.10 - 0.010 .
>
#ebe reac reacc!ona c!onarr r'p!d r'p!daa ( este) este)u!om* u!om*tr!ca tr!camente mente con el t!tulante. t!tulante . De eta #anera e "uede viualiar con #a-or eactitud el "unto inal de la titulacione "or volu volu#et #etr%a r%a - ade ade#á #á e "ue "ueden den realiar realiar lo cálculo re"ectivo ta#&in de #anera #á eacta.
del
ácido
actico
I
1.288∗10 M ∗100 = ¿ 1.288> 0.10 M 0.10 M
>
de
diociaci*n
del
ácido
Bctico
I
I
−3
1.288∗10 M ∗100 = ¿ 12.88> 0.010 M 0.010 M
#ebe se #ebe serr po pos! s!bl blee su se seca cado do en es estu tu%a %a . De De&e &e o"ortar te#"eratura #a-ore "ara $ue ea "oi&le u e eca cado do.. o or# r#al al#e #ent ntee de de&e &e e err e eta ta&l &lee a te#"eratura #a-ore $ue la del "unto de e&ullici*n del a4ua. No debe absorber &ases . o de&e reaccionar con lo co co#" #"on onen ente te de dell ai aire re.. Sa $u $uee e ete te +e +ec+ c+oo 4enera 4en erar%a r%a "o "oi&l i&le e err errore ore "or int inter erere erenci ncia, a, a% co#o ta#&in de4eneraci*n del "atr*n.
diociaci*n −3
#eben tener elev elevada ada pure$ pure$a. a. =ara una correcta correcta etandariaci*n e de&e utiliar un "atr*n $ue ten4a la #% #%ni ni#a #a ca cant ntid idad ad de i# i#"u "ure rea a $u $uee "u "ued edan an intererir con la titulaci*n. #ebe ser estable a temperatura amb!ente. o e "ued "u eden en ut utilili iar ar u ut tan anci cia a $u $uee ca ca#& #&ie ienn u co#"oici*n "or eecto de te#"eratura $ue diieran li4era#ente con la te#"eratura a#&iente.
de
3. PCuál er%a el " de una una oluci*n oluci*n 0.10 de acetato acetato de odio C3CaQ
−¿ −¿ + HOH = C H 3 COOH + O
ER
+ ¿ → C H 3 CO O −¿ + N a
¿
H
¿
¿
C H 3 COONa ONa →C H 3 CO O
¿
−¿ ¿
O H ¿
−¿ =0.10 − X
C H 3 CO O
¿ − 10
5.6∗10
2
x = →¿ 0.10
C H 3 COOH = X
7. REERENCIAS
−¿ = X ¿
1, 2, 'u%#ica 10#a edici*n, Ea-#ond C+an4, ico. =á4. 616618
O H
2 K w 1.0∗10−14 X − 10 = = =5.6∗10 Kb= −5 0.10− X K a 1.8∗10
¿
, /l
+¿ ¿ N a
e un ácido conu4ado
#u- d&il $ue "roviene de una &ae uerte. =or lo tanto el +¿
N a
¿
, P'&!na eb: +tt"RR"re"a8.una#.#Racade#iaRcole4ioR$ui#icaRinoca&Runida d223.+t#l !iitada el 12 de ovie#&re de 2015
+ ¿ →NaOH
N a
3, P'&!na eb: +tt"RRe.ViMi"edia.or4RViMiRoluci >C3>T3nWet>C3>B1ndar >C3>T3nWe t>C3>B1ndar !iitada el 10 de novie#&re de 2015.
no e +idrolia.
/! 'u%#ica 10#a edici*n, Ea-#ond C+an4, ico. =á4. 61 0, 'u%#ica %ica 8va edici*n. BtMin, =.X.Y =.X.Y De "aula, J. "a4. 21221:. 21221:.
