UNIVERSIDAD NACIONAL TECNOLÓGICA DEL CONO SUR DE LIMA

Laboratorio de Fisicoquímica AmbientalINFORME DE PRÁCTICAS

Práctica Nº: 5

Título: Equilibrio Químico

Alumnas: ALANIA ENRIQUE, YordyCURITOMAYCARRILLO, Yulisa CandelariaMANCILLA GELDRES, Rocio del Carmen

HORARIO DE PRÁCTICAS

DÍA: viernes

HORA: 09:40

FECHA DE REALIZACION DE LA PRÁCTICA: 15/11/13

FECHA DE ENTREGA DEL INFORME: 22/11/13

LIMA – PERÚ

2013

EQUILIBRIO QUÍMICO

I. INTRODUCCIÓN

El equilibrio químico es el estado al que evoluciona de FORMA ESPONTÁNEA un

sistema químico, en el que tiene lugar una reacción química REVERSIBLE.

Cuando se alcanza esta situación, desde el punto de vista macroscópico, se

observa que las CONCENTRACIONES de las sustancias, tanto reactivos como

productos de la reacción, permanecen CONSTANTES a lo largo del tiempo.

Desde el punto de vista microscópico los procesos siguen teniendo lugar

indefinidamente: continuamente los reactivos se transforman en productos y estos

a su vez reaccionan para producir los reactivos de partida, pero al hacerlo a igual

velocidad, las concentraciones de ambos no varían. Así pues se trata de una

SITUACIÓN DINÁMICA.

El equilibrio químico es un fenómeno cuya naturaleza dinámica permite su

MODIFICACIÓN con sólo variar algunos factores de los que depende, como

temperatura, presión, volumen o concentraciones de las sustancias que

intervienen en la reacción, lo cual resulta de vital importancia para aumentar el

rendimiento de los procesos industriales, por ejemplo.

OBJETIVOS:

Determinar concentraciones en el equilibrio de las mezclas reactivas a

preparar.

Determinar la constante de equilibrio Kc y determinar el cambio de la

energía libre de GIbbs.

II. MARCO TEORICO

2.1 Equilibrio químico y Constante de equilibrio

En el equilibrio las concentraciones de reactivos y productos permanecen

constantes en determinadas condiciones de presión y temperatura. A la relación

que hay entre estas concentraciones, expresadas en molaridad [mol/L], se le llama

constante de equilibrio.

El valor de la constante de equilibrio depende de la temperatura del sistema, por lo

que siempre tiene que especificarse. Así, para una reacción reversible, se puede

generalizar:

aA   +   bB              cC   +   dD

[C]c [D]d

Keq =  ▬▬▬▬[A]a [B]b

En esta ecuación Keq es la constante de equilibrio para la reacción a una

temperatura dada. Ésta es una expresión matemática de la ley de acción de

masas que establece: para una reacción reversible en equilibrio y a una

temperatura constante, una relación determinada de concentraciones de reactivos

y productos tiene un valor constante Keq.

En el equilibrio, las concentraciones de los reactivos y productos pueden variar,

pero el valor de  Keq permanece constante si la temperatura no cambia.

De esta manera, el valor de la constante de equilibrio a una cierta temperatura nos

sirve para predecir el sentido en el que se favorece una reacción, hacia los

reactivos o hacia los productos, por tratarse de una reacción reversible.

Un valor de Keq > 1, indica que el numerador de la ecuación es mayor que el

denominador, lo que quiere decir que la concentración de productos es más

grande, por lo tanto la reacción se  favorece hacia la formación de productos. Por

el contrario, un valor de Keq < 1, el denominador es mayor que el numerador, la

concentración de reactivos es más grande, así, la reacción se favorece hacia los

reactivos.

Conocer el valor de las constantes de equilibrio  es muy importante en la industria,

ya que a partir de ellas se pueden establecer las condiciones óptimas para un

proceso determinado y obtener con la mayor eficiencia el producto de interés.

Cuando todos los reactivos y productos están en disolución, la constante de

equilibrio se expresa en concentración molar [moles/L]. Si se encuentran en fase

gaseosa es más conveniente utilizar presiones parciales (P). Los sólidos y los

líquidos puros no intervienen en la constante, por considerar que su concentración

permanece constante. Generalmente al valor de la constante no se le ponen

unidades.

 

                                              [C]c [D]d

                         Keq =  Kc =    ▬▬▬▬                                              [A]a [B]b

                                              

 (Pc)c (Pd)d

                     Keq =  Kp =    ▬▬▬▬                                          (Pa)a (Pb)b

III. MATERIALES Y PROCEDIMIENTOS

3.1 Materiales y reactivos

- Acido acético

- Acido clorhídrico

- Hidroxido de sodio

- Etanol

- Agua destilada

- Fenoltaleina

- Pipetas de 20 ml

- Fiolas de 25ml

- Pizeta

- Enlermeyer

3.2

Procedimiento

3.2.1 Inicialmente procederemos a construir 2 reactores

Estado inicial - Reactor 1

El reactor 1 será una fiola de 25ml

Agregamos 20,6 ml de etanol, 2ml de acido clorhídrico y 2ml de

acido acético.

Estado de equilibrio - Reactor 2

El reactor será una fiola de 25ml

Agregamos 2ml de acetato de etilo, 2ml de acido clorhídrico y

3,6ml de agua.

3.2.1 Realizamos la titulación del HCl para determinar su concentración

Con una pipeta agregamos 2ml de HCl en un

enlermeyer ,enseguida agregamos 3 gotas de fenoltaleina.

Acto seguido colocamos el enlermeyer debajo de la pipeta

puesta en el soporte universal con una solución de hidróxido de

sodio, dejamos caer unas gotas de la solución sobre el HCl

hasta que esta cambia de color por efecto de la fenoltaleina.

IV. CALCULOS Y RESULTADOS

Se realiza el proceso de titulación de 2ml de HCl con NaOH (0.5N); lo que resulta un gasto de 39ml de NaOH.

HCl + NaOH→ ClNa + H2o

H+ +Cl++ Na++ OH-→ Cl-+ Na++ H2o

H++ OH → H2o

CONCENTRACIÓN NAOH = 0.2036 grbiftalato de potasio2.5mld biftalato de potasio

×1molbiftalato de potasio204.23 gbiftalatode potasio

×1000ml1l

¿0.39249865 moll

Hallaremos la cantidad de moles de NaOH:

Moles de NaOH = 39ml deNaOH × 1l

1000ml×0.39249865

moll

= 0.01530745 mol de NaOH.

Como sabemos HCl≠NaOH

volumen de NaOH (ml) 39MolesNaOH 0.01530745peso molecular HCL 36.45

HCl=0.01530745molHCl× 36.45 gr1molHcl

=0.55795646 grHCl

Hallaremos el porcentaje deHCl:

densidad del HCL(g/ml) 1.12Volumen de HCL(ml) 2

%HCl= 0.55795646grHCldensidad Hcl×vHcl

= 0.598 grHCl1.12 grHCl/ml×2ml

=24.9087706%

HALLAREMOS LA CONCENTRACION DE HCL:

cNaOH×vNaOH=¿ cHCl×vHCl ¿

0.398mol / l×39ml¿cHCl×2ml

7.65372374=cHCl

HCl=1.12 grml

×1000ml

l×24.9087706100 gr

×1mol HCl36.45gr

=7.65372374

R1(ml)

R2(ml)

CONCENTRACIONES(mol)

Acido Acetico (CH3COOH) 2 0.035

Acetato de etilo (C2H3COOH5) 2 0.02

Agua (H2O) 3.6 0.2

Etanol (C2H5OH) 20.6 0.35

Acido clorhídrico (HCl) 2 2 7.65372374

Total de Volumen 24.6 7.6

En la reacción reversible del reactor 1 y el reactor 2 se obtienen los siguientes datos:

En la reacción:

CH 3COOH+C2H 5OH↔ C2H3COOH5+¿ H2O

El reactor 1 se da de izquierda a derecha.

En el proceso de titulación de NaOH con el reactor 1 se dan los siguientes resultados:

Volumen del reactor 1 (ml) 1Volumen del NaOH(ml) 2.1

Lo que implicaría:

2.1ml (NaOH)↔ 1ml del reactor 1

X1 ↔ 24.6 ml del reactor 1

x1= 2.1mlx24.61ml dereact 1

x1=51.66ml NaOH

En el proceso de titulación de NaOH con el reactor 2 se dan los siguientes resultados:

En el reactor 1 se hallara la cantidad de agua:

100ml de C2H5OH al 96% de pureza implica:

96ml ×0.79gml

=75.84 gr deC2H 5OH puro

4mlh20×1gml

=4 gr de agua pura

HALLANDO LA CONCENTRACIÓN DE H2O EN EL REACTOR 1 SE OBTIENE:

7.3ml (NaOH)↔ 1ml del reactor 2

X1 ↔ 7.6 ml del reactor 1

x1= 7.3mlx7.61ml dereact 2

x1=55.48ml NaOH

4 grH 2O→100ml de la soluciondeC2H 5OH del reactor 1

x→20.6ml de la soluciondeC2H 5OH del reactor 1

x=4 grH 2O×20.6mlde lasolucion deC2H 5OH delreactor 1100mlde la solucion deC2H 5OH delreactor 1

x=¿0.824 ml de h2O

Hallando la concentración se obtiene:

x=0.824 gde h2O×1mol18g deh2o

x=¿0.04577778 mol.

HALLANDO EL KC EN EL REACTOR 1

CH 3COOH+C2H 5OH↔ C2H3COOH5+¿ H2O

n n 0 0.04577778 mol. x x x x

o,o35-x 0,35-x x 0.04577778+x 1

cNaOH×vNaOH=¿ cHCl×vHCl+x 1¿

0,39249865moll

×51.66×0.001 l=7.65372374 moll×2×0.001 l+x1

x1=0.004969033mol

Para hallar el kc:

kc = [C2H 3COOH 5 ] x [H 2O ]

[CH 3COOH ] x [C2H 5OH ] =(x )× (0.04577778+x1 ) ¿ ¿

(0,35−x )×(o ,o35−x )

kc =(0.004969033)× (0.04577778+0.004969033 )

(0,35−0.004969033 )×(o ,o35−0.004969033) = 0.029879537

HALLANDO EL KC EN EL REACTOR 2

Determinamos ahora el cambio de energía gibbs para el reactor 1

Si tomamos un temperatura de 298k

Determinamos el cambio de energía gibbs para el reactor 1

R= 8.31447k

∆G=R×T × ln (kc1)

∆G=8.31447kj /kmol . k×298k × ln(0.029879537)

∆G=8702.5882 J /mol

CH 3COOH+C2H 5OH↔ C2H3COOH5+¿ H2O

0 0 0.02 0.2

x x x x

x x 0.02- x 0.2-x

cNaOH×vNaOH=¿ cHCl×vHCl+x ¿

0,39249865moll

×51.66×0.001 l=7.65372374 moll×2×0.001 l+x1

x=0.004969033mol

Para hallar el kc:

kc = [CH 3COOH ] x [C2H 5OH ]

[C2H 3COOH 5 ] x [H 2O ] =(x )×(x)

(0,35−x )×(o ,o35−x)

kc =(0.004969033mol )×(0.004969033mol)

(0.02−0.004969033mol )×(0.2−0.004969033mol) = 0.015357237

Determinamos el cambio de energía gibbs para el reactor 2:

∆G=R×T × ln (kc)

∆G=8.31447kj /kmol . k×298k × ln(0.015357237)

∆G=10352.5513 j /mol

V. CONCLUSIONES

El compuesto Biftalato de potasio no ayuda a corroborar el grado de

concentración del NAOH, con esto podremos calcular ya de manera exacta

el Kc, el cual va estar en función de los números de moles que se van a

formar de los ácidos y acetato.

La energía de Gibbs es mayor a cero, lo cual indica es que es un proceso

no espontaneó.

VI. RECOMENDACIONES

Tener una disposición de tiempo para poder llegar a una estabilización en la

reacciones de los reactores (1 par de semanas).

Tener en cuenta el peligro de los materiales como lo es el HCl..

Rotular correctamente los Reactores.

VII. BIBLIOGRAFIA

Data de la sala de Química

www.itescam.edu.mx/principal/sylabus/fpdb/recursos/r44768.PDF

quimica3m.blogspot.com/2009/07/constante-de-equilibrio-kc.html

www.alonsoformula.com/inorganica/_private/quimica2bach05cast.pdf