UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIERÍA AMBIENTAL ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA SANITARIA
CONSTANTE DE EQUILIBRIO DEL ACIDO ACETICO
CURSO: FISICOQUIMICA
PROFESORA: YUPANQUI PORRAS BILMA AMPARO
ALUMNO: AVILA QUEZADA ORLANDO JAVIER CRURA COPAJA RICARDO DAVID
INTRODUCCIÓN Cuando dos elementos y/o compuestos reaccionan, se produce lo que se denomina una reacción química, en cuyo proceso se da una variación en las concentraciones, cuando esta variación es la misma tanto de reactivos a productos, como de productos a reactantes, en un mismo periodo de tiempo; se produce lo que se llama un estado de equilibrio. Al ser la velocidad de reacción igual a la velocidad de reacción inversa, se genera una constante de equilibrio; esta constante se encuentra presente en todas aquellas reacciones que se encuentran en estado de equilibrio. Claro ejemplo a analizar es el caso del ácido actico, en el cual trataremos de encontrar la constante de equilibrio correspondiente.
RESUMEN !n el laboratorio se llevaron a cabo " e#perimentos$
Determinación del ph de la solución de ácido acético M! %. &ransvasar %'ml de la solución de ácido actico (%)* al vaso de precipitado y determinar el p+ mediante el pmetro, para esto introduzca el pmetro en la solución y agite suavemente y tome el valor de p que aparezca cuando la lectura se estabilice (puede tardar - minutos* y anote la temperatura (guardar el vaso*.
Determinación del ph de la solución diluida de ácido acético! %. !n una de las olas introducir %' ml de la disolución de ácido actico, enrasar con agua ácido actico diluido0. -. &omar %' ml de la solución de ácido actico diluida y guardarla en el vaso de precipitado de 1'ml y tomar el p, de acuerdo a lo indicado.
Determinación del p" de la solución de ácido acético#acetato de sodio! %. 2reparar %''m3 de una solución de acetato de sodio %) en la ola. -. Al vaso de precipitado utilizado en (%* del primer e#perimento, le a4adirás -1 m3 de disolución de acetato de sodio %). 5. Con la ayuda del agitador de vidrio mezcla bien las dos soluciones +asta que queden lo más +omogneas posible, y determinar el p. 6uardar la muestra.
Determinación del p" de la solución de ácido acético#acetato de sodio diluida! %. &ome %' ml del vaso de precipitado del ítem 5 del tercer e#perimento; y coloque en el otro vaso de precipitados. -. A4adir 7' ml de agua destilada al vaso del ítem anterior, agite +asta lograr una solución +omognea y determinar el p. 6uardar la muestra.
Determinación del p" de una nue$a disolución mi%ta de ácido acético#acetato de sodio diluida! & !n el vaso de precipitado depositar 1ml de la disolución de acetato de sodio %). '& &omar 5'ml de la disolución %) de ácido actico y depositarlos en el vaso anterior. (& )ezclar bien las dos soluciones +asta que sea lo más +omogneas posible )& 8eterminar el p de la disolución anterior. Determinación del p" de la disolución mi%ta de ácido acético#acetato de sodio diluida!
%. A la muestra del ítem - del cuarto e#perimento adicionarle % ml de +idró#ido de sodio -), determinar el p. O*+ETI,OS !studiar los procesos dinámicos del equilibrio químico en 9ase líquida. 8eterminar e#perimentalmente la constante de equilibrio de una reacción química. Comprender los conceptos de equilibrio químico y relacionarlos en la práctica.
-UND.MENTO TEÓRICO !l equilibrio es un estado en el que no se observan cambios durante el tiempo transcurrido. Cuando una reacción química llega al estado de equilibrio, las concentraciones de reactivos y productos permanecen constantes en el tiempo, sin que se produzcan cambios visibles en el sistema. :in embargo a nivel molecular e#iste una gran actividad debido a que las molculas de reactivos siguen 9ormando molculas de productos, y estas a su vez reaccionan para 9ormar molculas de reactivos.
!l trmino equilibrio +omogneo se aplica a las reacciones en las que todas las especies reactivas se encuentran en la misma 9ase. !l 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.
E/uili0rio! E/uili0rio /u1mico
:e llama equilibrio químico a un estado dinámico en el que se lleva acabo dos o más procesos opuestos al mismo tiempo y a la misma velocidad. 3a concentración de productos y reactivos no cambia ya que los dos productos reaccionan a la misma velocidad a la que se 9orma.
E/uili0rio "omo2éneo !s cuando productos y reactivos están en la misma 9ase !j. 3íquido con líquido, sólido con sólido y gas con gas. E/uili0rio "etero2éneo :on los que se establecen entre dos o más 9ases, ya sean líquidos, sólidos o gases. !n este tipo de reacciones se pueden simplicar los líquidos y los sólidos, por que sus concentraciones son constantes, nicamente los gases varían. Constante de e/uili0rio :e dene la constante de equilibrio < c como el producto de las concentraciones en el equilibrio de los productos elevadas a sus respectivos coecientes estequiomtricos, dividido por el producto de las concentraciones de los reactivos en el equilibrio elevadas a sus respectivos coecientes estequiomtricos, para cada temperatura.
Constante de e/uili0rio para especies ácidas 3 0ásicas 2or convención, cuando se trabaja con una especie ácida, a la constante de equilibrio de dic+a especie se la denomina constante de acidez, y se designa < a; y cuando se trabaja con una especie básica, a la constante de equilibrio se la denomina constante de basicidad y se designa < b. =o obstante, el equilibrio iónico es un tipo especial de equilibrio químico, por ende, a la +ora de +acer cálculos, se trata como tal$
Constante de Ionizai!n de "ido # Base d$%i&es a '( ) C No*%+e
Reai!n
"idos d$%i&es
Constante ,a
Ácido acéico
C!"COO! > !##C!"COO$
%&'(%)$*
Ácido +,-.oico
C/!*COO! > !##C/!*COO$
/&0(%)$*
Ácido c1o2oac,ico
C!3CLOO! > !##C!3CLOO$
%&0(%)$"
Ácido 4526ico
!COO! > !##!COO$
%&'(%)$0
Ácido cia-78d2ico
!CN > !##CN$
0&9(%)$%)
Ácido 41:o278d2ico
!F > !##F$
/&;(%)$%0
Ácido i5dico
!IO" > !##IO"$
)&%;
Ácido -i2o
!NO3 > !##NO3$
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Ácido =2o=i5-ico
C3!*COO! > !##C3!*COO$
%&"(%)$*
Ácido <:1478d2ico
!3S > !##!S$
>%? %&)(%)$;
!S > !##S$
>3? %&3(%)$%"
Constante de Ionizai!n de "ido # Base d$%i&es a '( ) C No*%+e Ácido ca2+5-ico
Ácido 4o<452ico
Ácido <:14:2o
Reai!n
Constante
!3CO" > !##!CO"$
>%? 0&3(%)$;
!CO" > >!##CO"?
>3? /&)(%)$%%
!"PO0 > !##!3PO0$
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!3PO0 > !##!PO0?
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Bases d$%i&es
,%
A6o-8aco
N!"#!3O > N!0##O!$
%&'(%)$*
A-i1i-a
C/!*N!3#!3O > C/!*N!"##O!$
0&)(%)$%)
Ei1a6i-a
C3!*N!3#!3O > C3!*N!"##O!$
0&"(%)$0
Pi2idi-a
C3!*N#!3O > C3!*N!##O!$
%&;(%)$9
Constante de Ionizai!n de "ido # Base d$%i&es a '( ) C No*%+e M,i1a6i-a
Reai!n C!"N!3#!3O > C!"N!"##O!$
RE.CTI,OS 4 M.TERI.5ES RE.CTI,OS • •
Acetato de sodio(s* :olución de ácido actico
M.TERI.5ES 4 E6UI7OS! • • • • • • • • • • •
- olas de %''ml 2iseta con agua destilada 2robeta de 1'ml - vasos de precipitados de %''ml % vaso de precipitados de 1'ml 3una de reloj ?agueta 2ipeta y bombilla de succión(pera* pmetro !spátula ?alanza
C85CU5OS @.
&rabajando con concentraciones$ C5C B C5C D D @$ % E$ F # #
Constante 0&0(%)$0
!q$ %# # # &enemos el dato e#perimental del pG-.H% !ntonces$ #G%'-.H%G'.''%-5) IC5CJG%#G'.HHKLL)
@@.
:abemos$ )%N% G )-N'.HHKLL)M%'ml G )-M%''ml )-G'.'HHKLL) C5C B C5C D D @$ '.'HHKLL E$ F # # !q$ '.'HHKLL# # # &enemos el dato e#perimental del pG5.-7 !ntonces$ #G%'5.-7G'.'''1L) IC5CJG'.'HHKLL#G'.'HH5)
@@@.
:abemos que, en una solución ?uOer$ p G p
@N.
=os dicen que se e#traen %'ml de la solución anterior y se agregan 7'ml de agua, entonces$ %'mlMIJ% G 1'mlMIJIJ-GIJ%/1 3uego$ IC5CJG'.%HHL17) IC5C=aJG'.-) &enemos el dato e#perimental del pG1.HL 8e la ecuación ya propuesta$ 1.HL G p
N.
&enemos$ 1ml de C5C=a (%)* • C5C=a B C5C D =aD !q$ %)# # # 2
x
1 − x
B •
=
x=
√
kb =
kw ka
kw ka
, n(*G#M'.''1
5'ml de C5C (%)* C5C B C5C D D !q$ %)#P #P
#P
2
x ' = ka 1 − x
B x ' =√ ka , n(D*G#PM'.''1 !ntonces$ #PM'.'5 #M'.''1 =%'7.-5 Eeemplazamos$
√ ka
M'.'5
√
−14
10
ka
M'.''1=%'7."K
perando$ Qa=1.%K7M%' L T.*5.S! T.*5. DE D.TOS! p" de SO5UCIONES ITEM I II III I, , ,I
TEM7ER.TUR. 9:C; -7.-H." -L.1 -H.' -7.7 -1.L
p" -.H% 5.-7 ".'5 1.HL 7."K %'.L
T.*5. DE RESU5T.DOS! Concentración de ácido acético 3 acetato de sodio ITEM I II III I,
'.'HH5 '.HHKLL '.%HHL17
, ,I
%
%
T.*5. DE RESU5T.DOS! c>Constante de ioni?ación @a del ácido acético ITEM @a9AB; I %.1% II '.5-1 III '.H57 I, %.'L5 , '.1%K ,I Constante de ioni?ación del ácido acético 97ROMEDIO; ! @a &FAB @a del ácido acético teórico 9a 'B:C; H&AB
@a del ácido acético e%perimental '.KL-M%'"
GERROR H1R
O*SER,.CIONES •
•
•
Al calcular las temperaturas de cada una de las soluciones utilizadas, resultaron ser muy pró#imas entre sí teniendo una amplitud de temperatura de %SC. ()in$ --.KSC T )a#$ -5.KSC*
:e utilizó el medidor de p que es capaz de detectar de 9orma rápida y precisa el valor p y la temperatura de cada solución puesto a prueba. !n algunos pasos nos piden guardar la muestra, para la 9acilidad del reconocimiento de dic+a muestra se procedió a etiquetarlos colocando su nombre en dic+a solución.
DISCUSION !n el 2rocedimiento @ se obtuvo e#perimentalmente un pG -.H% a una temperatura de -7.-SC ; +aciendo los cálculos se tiene que el @a>&AB, de acuerdo a la teoría se precisa que la constante de ionización de ácidos dbiles a -1SC en caso del Ucido Actico es $ B&('AB " , teóricamente se debió obtener un valor cercano que a -1SC en caso del Ucido Actico $
!n el 2rocedimiento @@@ se obtuvo e#perimentalmente un pG ".'5 a una temperatura de -L.1SC; +aciendo los cálculos se tiene que el &B'HAB, valor que rearma la continuidad del
CONC5USIONES •
•
• •
3a temperatura medida en cada sustancia con ayuda del )edidor de p tuvo un e9ecto en el cálculo del
•
•
Al proceder a la realización de cada paso, posiblemente no se realizó una +omogeneidad total en la mezcla de las sustancias. 3a temperatura en cada procedimiento tenía una ligera variación, causa que +izo variar el cálculo del
CUESTION.RIO! %* Aplicaciones de las soluciones buOer &u propio cuerpo utiliza buOers para mantener el p de la sangre entre L,51 L,71, así como tambin un nmero masivo de reacciones bioquímicas que involucran enzimas. 3as enzimas son compuestos muy complejos que con 9recuencia requieren de niveles precisos de p para así reaccionar apropiadamente, un papel que desempe4an los buOers orgánicos producidos por tu cuerpo. 2or esta misma razón, las soluciones amortiguadoras son vitales para un biólogo o un químico que lleva a cabo e#perimentos en el laboratorio. Vn cierto p puede requerirse para que un proceso que es estudiado ocurra y las soluciones amortiguadoras son la nica manera de asegurar dic+as condiciones. Además de que ese tipo de soluciones son tiles para el mantenimiento del p en sistemas biológicos, tambin tienen aplicaciones en la industria.
Industria a2r1cola! :e usa para la 9ertirrigación y la agricultura +idropónica.
Industria alimentaria! Conocer los parámetros del p nos ayuda a saber si los alimentos son aptos para el consumo +umano. Industria Jarmacéutica! !l control del 2 es 9undamental en el dise4o, 9ormulación y ensayos previos a la comercialización de medicamentos. En micro0iolo21a 3 en estudios 2enéticos tambin se usan los buOers. Vno de los productos destinados a este n es el buOer de carga "F para 8=A. -* 8atos$ − 4.757 p
IAcidoJ G %".K C5C(l* D -(l* ↔ C5C D 5D !q$ %".LK-K1
%.L%1#%'- %.L%1#%'-
!n moles$ !q$
'.%"LK5
%.L%1#%'7 %.L%1#%'7
Al aumentar el agua$ C5C(l* D -(l* ↔ C5C D 5D @n$
'.%"LK5
%.L%1#%'7 %.L%1#%'7
E#n$ '.%"LK5#
(%.L%1#%'7 D#*( %.L%1#%'7D#*
0.16783 − x 0.25
¿ ¿ ¿1 ¿
10
p G
log
(
=
%.L%1#%'7D# G K."1K#%'7 → # G ".K15#%'7 2
1.715 x 10 −4 + x ( ) 0.25
¿
8.658 x 10 −4 0.25
)=
2.465
IC5CJ G '.""K" IC5CJG 5.7"5#%'5 I5DJG 5.7"5#%'5 5*
8atos$ 2+i G %%.-, NiG5l, 2+9 G -.K,
=7D D
@n$
m
E#n$
#
#
#
!q$
m#
#
#
2ero$ # G %'p G %'-.K −5.6
10
Calculando m $
−2.8
m−10
→ m G '.%7%%
A4adiendo agua y usando moles$ =5 D - →
=7D D
@n$
7.L11#%'5 7.L11#%'5
'.7%K1
E#n$ !q$
y
y
y
'.7%K1y (7.L11#%'5Dy* (7.L11#%'5Dy*
Vsando el dato del p nal y el nuevo volumen de la solución W5D3X$ −3
4.755 x 10
IJ9 G %'1.1 G
y
+
3 + L
−3
→ 3 + L =
4.755 x 10 10
Vsando el
%.K#%'1 G
2
4.755 x 10 + y ( ) 3 + L 0.4185− y 3 + L
Eeemplazando en ( α ¿ $ −3
3G
4.755 x 10
+ 0.3552
−5.5
10
−3
3 G %%5K-1 litros 7* 8atos: %.7g de solución de -:7 -'ml de -:7 "'ml de =a ('.'-)* -:7 se diluye +asta -''ml !ntonces:
→
−5.5
y =0.3552
+ y
Y ( α ¿
-'mlM) (-:7* = "'mlM'.'-) ) (-:7*='.'")Z'.'" mol/%3 de sol '.'"=
10∗%masa∗ ρ H 2 SO 4
Masa molar
:abemos que ρ H 2 SO 4 =1.84 g / mol Rmasa='.5%H" 2or lo tanto de %.7g de solución : m -:7=7.7L7M%'5 Z n -:7=7.1"1M%'1 −5
4.565∗10
I-:7J = IDJ=7.1""M%'7 p=5.57
0.2
-.-K5M%'7
=
