EQUILIBRIO QUÍMICO Atheortua Yeimer (1121935362), Piñeres Hernan (98051161963), (98051161963), Torres Franklin (1090455422), Delgado Cristian (98040968784). Curso Química Básica II, Grupo B, Departamento de Ciencias Básicas, Universidad de Pamplona
RESUMEN: La práctica se realizó para determinar la dirección de desplazamiento del equilibrio químico según cada reacción, donde influyeron factores que pueden afectar el estado de equilibrio de un sistema; mediante una serie de pruebas con diferentes sustancias en las que se analizó su comportamiento cuando se trabajó con factores como la temperatura en la que se aumentó y disminuyo tanto en reactivos como en productos así como como en la variación de concentración de sustancias, determinando las diferentes reacciones y su comportamiento por medio del color causado por indicador de pH, presencia de iones o ausencia de ellos. Observando algunas reacciones químicas interesantes y coloreadas que son ejemplos de sistemas en equilibrio y también manipular dichos equilibrios introduciendo cambios de concentración o de temperatura y de esta manera comprobar que la dirección del desplazamiento de la reacción en equilibrio tiende, al menos parcialmente, a contrarrestar los cambios en las condiciones de acuerdo con lo previsto por el Principio de Le Chatelier. Palabras Claves: Equilibrio químico, velocidad de reacción, temperatura, concentración molar. 1. Introducción
2. Materiales y Métodos
(1)El equilibrio químico corresponde a un estado dinámico que se alcanza cuando las concentraciones de los reactivos y de los productos permanecen permanecen constante con el tiempo. En un sistema químico se alcanza el equilibrio cuando tiene lugar la reacción en ambos sentidos a la misma velocidad, dando al sistema apariencia macroscópica de estabilidad, a pesar del hecho de que a nivel molecular, los reactivos se transforman en productos y viceversa. Esto es las tasas de reacción en dirección directa y reversa son iguales, y las concentraciones de los reactivos y de los productos permanecen constantes con el tiempo. Así el equilibrio químico es un estado dinámico en el cual las reacciones directas e inversas continúan a una misma tasa así que no hay una conversión de reactivos en productos.
Materiales. Los materiales a utilizar durante la siguiente práctica serán, la balanza analítica es necesaria para el proceso de pesaje de los compuestos sólidos, una espátula la cual es necesaria para sacar compuesto sólido y proceder a pesarse, dos vidrios de reloj los cuales su función es contener el compuesto co mpuesto sólido, tres pipetas y un pipeteador pipeteador las cuales cuales se utilizan utilizan para medir medir la cantidad exacta de sustancias liquidas requeridas para el procedimiento como ácido sulfúrico, hidróxido de sodio, agua destilada etc., un agitador de vidrio el cual se utiliza para disolver la solución hasta quedar homogénea, un gotero utilizado para agregar gota a gota cierta cantidad de sustancia liquida, un Erlenmeyer se utiliza para el armado de aparatos de destilación o para hacer reaccionar sustancias que necesitan un largo calentamiento. También sirve para contener líquidos que deben ser conservados durante mucho tiempo, un frasco lavador utilizado para adicionar agua pero su principal funcionamiento es lavar las pipetas, un soporte universal con pinza el cual se utiliza para sostenimiento de la sustancia y en el caso que se utilice malla para el calentamiento de sustancias dos pipetas volumétricas se usan para dosificar liquido tienen una marcación por un volumen definido. Un termómetro el cual se utilizara para medir la temperatura de la reacción a calentar, una gradilla se utilizara para el sostenimiento sostenimiento o colocación de los tubos de ensayo, siete tubos de ensayo los cuales se utilizaran para contener las reacciones a las cuales se van a estudiar, un embudo el cual su principal función es canalizar líquidos y materiales gaseosos están fabricados principalmente de vidrio se utiliza para hacer filtraciones, dos vasos de precipitado de 100 ml los cuales se utilizan para preparar o calentar sustancias, pero también para traspasar sustancias liquidas, una pinza de laboratorio
Cuando un sistema alcanza el equilibrio no puede cambiar más sin modificar las condiciones del sistema. Por tanto, el estado de equilibrio representa el grado máximo de progresión de una reacción, tanto en el sentido directo como en el inverso. (2)Hay reacciones muy lentas y que aparentemente no ocurren, pero las estudiadas en esta práctica, pr áctica, transcurren en tiempos muy pequeños y pudieron observarse inmediatamente los efectos que el cambio de concentración en los reactivos o productos, o de la temperatura, que tienen sobre el equilibrio alcanzado. El comportamiento observado responde a un principio general que fue establecido en 1884 independiente y simultáneamente por F. Brauny H. Le Chatelier. El texto tal y como fue enunciado por Le Chatelier establece que "una reacción química que es desplazada del equilibrio por un cambio de las condiciones (concentración, temperatura, presión, volumen) evoluciona hacia un nuevo estado de equilibrio en la dirección en la que, al menos parcialmente, compense el cambio experimentado”.
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generalmente son de metal se usan para realizar montajes con elevadores, los tapones son utilizados para sellar un contenedor en este caso los tubos de ensayo y un mechero bunsen funciona con gas y permite obtener una llama oscura de gran poder calorífico y sin humo.
Se agregaron 3 ml de la disolución de dicromato de potasio a un tubo de ensayo, al añadir gota a gota de una solución de NaOH al 6 M cambia su color de naranja a amarillo por la presencia del ion (Cr 2O4), luego al agregarle 3 ml de una solución de BaCl 2 a 0.2 M, se torna de un color amarillo lechoso, posteriormente al agregarle 3 gotas de HCl al 6 M la solución se torna de un color naranja lechoso y se observa una precipitación de Ba 2(CrO4), al adicionarle 6 gotas de NaOH al 6 M se observa que el precipitado desaparece y se torna de un color amarillo lechoso.
Reactivos. Durante la práctica sobre equilibrio químico se utilizaran una cantidad de reactivos necesarios para que esta sea llevaba a cabo como la fenolftaleína, ácido clorhídrico, ácido nítrico, hidróxido sódico, el dicromato potásico este es necesario prepararse según lo ordenado por el docente y su concentración indicada, cloruro de bario este también se prepara en el laboratorio, cloruro de hierro (III), cloruro de cobalto (II), metanol, cobre metálico, agua destilada y hielo este se debe llevar. Cada uno de estos reactivos se utilizó para preparar las distintas reacciones según la guía de laboratorio.
Reacción: CrO4-2 (ac) + Ba+2 (ac) (Amarillo)
BaCrO4 (s)
(Naranja)
En un tubo de ensayo se colocaron 3 ml de agua destilada y posteriormente se le añadieron tres gotas del indicador fenolftaleína, a esta solución se le agregaron 2 gotas de NaOH esta solución ya se había preparado a 6 M la solución cambia su color de incoloro a un violeta intenso, luego al agregarle las 6 gotas de HCl al 6 M vuelve a su estado natural incoloro.
Si mezclamos una disolución que posea iones cromato (CrO4 ‑ 2), amarilla, con otra que contenga iones bario (Ba+2) se formará cromato de bario que precipitará en el fondo del tubo de ensayo ya que es muy insoluble. Si una vez alcanzado el equilibrio, se le añade un ácido, como sabemos por el equilibrio, los pocos iones cromato que hubiesen en la disolución desaparecerían y se convertirían en iones dicromato (de color naranja). Al desaparecer los iones cromato, según Le Chatelier, se desplazará a la izquierda y el precipitado se disolverá. Si cuando ya haya desaparecido el sólido se añade una base, (que elimina los H+), el equilibrio se desplaza a la izquierda, desapareciendo los iones dicromato que pasarán a cromato de nuevo. Pero entonces el equilibrio según Le Chatelier, se desplaza hacia la derecha para eliminar el exceso de iones CrO4 ‑2, y se formará de nuevo el precipitado.
Reacción: HCl(ac) + NaOH(ac)
d) Equilibrio del ion complejo tiocianato férrico.
3. Resultados y Análisis a) Equilibrio de indicadores acido- base.
(Incoloro)
NaCl(ac) +H2 O(liq)
Se agregaron en vaso de precipitados 3 ml de KSCN 0,1M esta solución se preparó, luego se agregó 3 mL de una disolución de cloruro férrico se diluyo esta mezcla con 60 mL de agua con el objeto de disminuir la intensidad de color y poder observar más fácilmente los cambios del mismo. Posteriormente en 4 tubos de ensayo se agregaron 5 ml de esta disolución.
(Violeta)
En el caso de la fenolftaleína la forma ácida (HIn) es incolora y a un pH aproximadamente de 9, cambia a la forma básica (In ‑) de color rojo.
b) Equilibrio del ion cromato dicromato.
Al primer tubo de ensayo al añadirle 1 ml de FeCl 3 conserva el color original no sufre ningún cambio.
Se disolvió 1 gramo de dicromato de potasio en 50 ml de agua, luego se tomaron 3 ml de esta solución y se introdujo en un tubo de ensayo, luego al agregarle 3 gotas de NaOH al 6 M se observó un cambio de color de naranja a amarillo, luego al agregarle 3 gotas de HCL al 6 M vuelve al color inicial y se vuelve amarillo nuevamente cuando se le agregan 3 gotas de NaOH al 6 M. Reacción:
2CrO4-2 + 2H+ (Amarillo)
Al segundo tubo de ensayo con solución se le agrega 1 ml de KSCN al 0.1 M este toma un color vino tinto oscuro. A la tercera disolución se le agregaron 5 gotas de NaOH al 6 M y esta se trona de un color caramelo luego al agregarle 4 gotas de HCl al 6 M se observa un precipitado de la sustancia.
H2O + Cr 2O7-2
El cuarto tubo de ensayo con disolución FeCl 3 sirvió como referencia para poder observar los cambios tomados en cada uno de los demás al agregarle la sustancia.
(Naranja)
Añadiendo una base a este equilibrio, se observa un desplazamiento inmediato hacia la izquierda, porque al absorber la base los protones presentes en el equilibrio, según Le Chatelier el sistema buscará fabricar más protones; y se volverá de color amarilla la disolución. Si una vez alcanzado el equilibrio, añadimos un ácido, el exceso de protones volverá a desplazar el equilibrio hacia la derecha y la disolución tomará el color naranja original.
Reacción: Fe+3 + SCN-
Fe(SCN)+2
e) Efecto de la Temperatura sobre el equilibrio. Se colocó en un tubo de ensayo seco 3 mL de disolución en metanol de CoC 2. 6H2O 0,15 M esta se torna de un color rosa, seguidamente se añadió unas gotas de ácido clorhídrico concentrado, y calentar al "baño María" hasta unos 65-70 ºC. Se observó un cambio de color de rosa a azul (que denota la presencia del ion (CoCl4) -2 a medida que esta solución se
c) Equilibrio de precipitación del cromato de bario.
dejaba calentar se tornaba de un color cada vez más oscuro,
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se sacó el tubo de ensayo y se enfrió con un poco de agua del grifo observando que el color azul desaparece y nuevamente se formó el color rosa. Reacción:
(CoCl4)-2 + 6 H2O
(Co(H2O)6)+2 + 4Cl- + energía
(Rosa)
(Azul)
4. Conclusiones Se aprendió en su totalidad el principio de Le Chatelier el cual nos dice resumidamente “si un sistema en equilibrio se modifica algún factor (presión, temperatura, concentración,…) el sistema
evoluciona en el sentido que tienda a oponerse dicha modificaci ón”. Los experimentos realizados muestran claramente de forma cualitativa la reversibilidad de un equilibrio y la influencia de temperatura sobre este. Si en una reacción exotérmica aumentamos la temperatura cuando se haya alcanzado el equilibrio químico, la reacción dejara el equilibrio y tendrá lugar a un desplazamiento hacia la izquierda (en el sentido en el que se absorbe el calor), es decir, parte de los productos de reacción, se van a transformar en reactivos hasta que el nuevo equilibrio químico. Si la reacción es endotérmica ocurrirá lo contrario.
5. Referencias Bibliográficas (1) Chang, Raymond; QUÍMICA, Ed. McGraw-Hill (México), pp. 1064, 1992 (2) Manual Lab. Básica II.
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