Escuela superior de ingeniería química e industrias extractivas Departamento de ingeniería química industrial
Termodinámica química II
Practica 3
Equilibrio químico simultaneo
Estudio de la distribución y dimerización del acido benzoico en benceno y agua.
Grupo: 4im2
Integrantes: Banda Espinoza Lidia Calixto Reyes Oscar Gutiérrez Cabeza Omar Paredes Castillo Ana Patricia Pineda González Montserrat Salazar Medrano Alma Lilia.
INTRODUCCION
Los equilibrios químicos son consecuencia de la reversibilidad de las reacciones: mientras los reaccionantes reaccionan dando lugar a los productos de la reacción, estos productos también reaccionan simultáneamente dando lugar a los reaccionantes. La reacción avanza mientras que la velocidad a. la que se forman los productos es mayor a la velocidad inversa de formación de reaccionantes. Finalmente, se llega a un estado de la mezcla en donde parece que la reacción no avance por cuanto la composición de la misma permanece constante. Este estado se denomina EQUILIBRIO QUÍMICO. Es importante notar que el equilibrio se establece no por el hecho de que la reacción haya cesado sino como resultado del desarrollo simultáneo y con igual velocidad de las reacciones directa e indirecta. El equilibrio químico se alcanza cuando las velocidades de las reacciones directa e inversa se igualan y las concentraciones netas de reactivos y productos permanecen constantes. En el agua el acido benzoico se disocia como ion benzoato e ion hidrogeno, cuando se agrega un solvente orgánico y debido a las fuerzas de polarización de los iones se forman dímeros, en este caso la dimerización es debida a los puentes de hidrogeno los cuales asocian de las soluciones liquidas. Al comparar la distribución de concentraciones entre los dos solventes se puede calcular la constante de equilibrio entre el monómero y el dímero, existente en las fases. La formación de agregados químicos o poliméricos consistentes de monomerial, idéntica.
Objetivos
Calcular las constantes de equilibrio químico simultaneo de una reacción de dimerización. Observar un ejemplo de la reacción de dimerización del acido benzoico en tolueno y agua, comprender los fenómenos fisicoquímicos de dicha reacción. Estudiar la distribución y dimerización del acido benzoico y las condiciones de trabajo para beneficiar el desplazamiento del equilibrio hacia el producto que se desea obtener en mayor cantidad. Determinar la relación de concentraciones para una reacción de dimerización. Desarrollo experimental
1.- preparar una solución con 1.24 gr de acido benzoico y disolverlo en 250 ml de tolueno. La solución tendrá una concentración aproximada de 0.4 moles/Lt
2.- con esta solución preparar las siguientes mezclas Reactivo Solución de acido benzoico (ml) Agua (ml) Tolueno (ml)
Muestra 1 10
Muestra 2 8
Muestra3 6
Muestra 4 4
Muestra 5 2
6 0
6 2
6 4
6 6
6 8
3.- mezclar cada una de las muestras en un embudo de separación (figura 1) asegurándose de que el tapón y la llave se encuentren bien. 4.- destapar el embudo y dejar en reposo (figura 2) hasta que sea clara la separación entre las dos fases de liquido; fase orgánica y fase acuosa (30 minutos aproximadamente). 5.- después de separadas las fases, se saca la inferior (acuosa) por la llave y la superior (orgánica) por la boca; así se previene posibles contaminantes. 6.- tomar una alícuota de 10 ml de la fase acuosa y agregarle 10 ml de agua destilada. 7.- titular con una solución de NaOH aproximadamente 0.015 N (previamente valorada), utilizando fenolftaleína como indicador (punto de vira cuando la coloración rosa persista al menos 15 segundos). 8.- hacer lo mismo para la fase orgánica pero tomar en cuenta que para titular la fase orgánica se debe agitar fuertemente después de cada adición del hidróxido de sodio para asegurar la correcta titulación. 9.- calcular los valores de las concentraciones en cada fase Ca (concentración para la fase acuosa) y Cb (concentración para la fase orgánica) para cada sistema. Esto se hace por medio del principio de equivalencia (V 1N1 =V2N2) de tal forma que para la concentración Ca es:
( )()
10.- Realizar lo mismo para calcular los valores de Cb
( )()
11.- calcular los valores ( )
⁄( )
12.- con los valores obtenidos en el punto anterior graficar X vs Y, ajustar la curva a una línea recta regresión lineal. 13.- calcular la pendiente y la ordenada al origen. Llenar la siguiente tabla.
Tabla de datos y cálculos experimentales
muestra NaOH Cb NaOH Ca cb Ca Cb/Ca α
x=Ca(1-α) Y=Cb/Ca(1α) Kd km
1 26 4.1 0.039 0.0077 5.0732 0.00791 0.0076
2 3 4 5 21 15.3 10.6 5 2.5 1.7 1.5 1 0.0315 0.02295 0.0159 0.0075 0.0094 0.0094 0.0045 0.0030 3.3600 4.5000 3.5333 2.5000 0.00791 0.00791 0.00791 0.00791 0.0093 0.0051 0.0045 0.0030
5.1136 3.3868
4.5359 3.5615 2.5199 2.8578 10.25343288
Observaciones
El embudo de separación debe manejarse con ambos manos, con una se sujeta el tapón asegurándolo con el dedo índice y con la otra se manipula la llave. Se invierte el embudo y se abre la llave para eliminar la presión de su interior; se agita suavemente durante uno o dos segundos. Y se abre de nuevo la llave. Cuando deja de aumentar perceptiblemente la presión den el interior, se aseguran tapón y llave y se agita energéticamente durante uno o dos minutos. Se pone de nuevo en contacto con la atmosfera a través de la llave se vuelve a cerrar esta y se apoya, ya en posición normal.
Conclusión
En esta práctica aprendimos a calcular las constantes de equilibrio químico y así pudimos cumplir los objetivos, además pudimos notar que depende mucho de la persona que titule ya que es el error que nos causar a al final, como lo vimos en la grafica que algunos valores no se ajustaban a la ecuación de una línea recta, y ese error fue gracias a que no se dieron cuenta en qué momento se llevo el vire, en algunos casos siguieron titulando y en otros se detuvieron antes o justo cuando se llevo el equilibrio. Es por eso que los resultados fueron bastante variables. Calixto Reyes Oscar
Conclusión:
Se cumplió el objetivo de la practica ya que se determinaron con la ayuda de los datos experimentales las constantes de equilibrio químico que ocurren simultáneamente en la reacción de dimerización de acido benzoico en tolueno y agua. Se observo que en esta reacción se pueden llevar a cabo dos reacciones ya que el acido benzoico se disocia con el tolueno formando un monómero y se forma un dímero, en cambio en presencia de agua se ioniza formando un monómero totalmente diferente por eso es de gran importancia la constante de equilibrio para este tipo de reacciones ya que gracias a ella se puede saber hacia donde se favorece la reacción y si nos interesa un producto en particular se pueden modificar las condiciones para obtener en mayor cantidad dicho producto. Gutiérrez Cabeza Omar
Conclusión:
Se llevo a cabo satisfactoriamente el objetivo de esta práctica, se llego mucho mas rápido el equilibrio en la fase acuosa que en la orgánica, esto nos dice que hay presencia de dímeros ya que la “reacción se llevo enseguida”.
Pineda González Montserrat.
Conclusión
En esta práctica aprendimos el uso adecuado de varias sustancias como lo son: el acido benzoico, y el tolueno. También aprendimos como se utiliza el embudo de separación, cuales son las partes que constituyen a este. También realizamos varias titulaciones con las sustancias experimentales, y pudimos realizar los cálculos de las concentraciones de dichas sustancias. También realizamos los cálculos de las diferentes constantes que se obtuvieron en las soluciones como lo son las constantes de de ionización, dimerización y distribución.
Salazar Medrano Alma Lilia
