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PROBLEMA 3.Estudiar experimentalmente del desplazamiento del equilibrio qumico de disolucin de un electrolito poco soluble.

OBJETIVO GENERAL.Estudiar experimentalmente el desplazamiento del equilibrio qumico de disolucin de un electrolito poco soluble y algunos factores que lo modifican.

OBJETIVOS PARTICULARES.A. Preparar disoluciones molares con base en las propiedades de los reactivos.B. Escribir y balancear la ecuacin qumica del sistema.C. Describir las propiedades fisicoqumicas de los componentes del sistema.D. Describir el sistema qumica y fisicoqumicamente.E. Establecer la ley de accin de masas para el sistema y determinar la solubilidad molar para electrolitos poco solubles.F. Estudiar experimentalmente el desplazamiento del equilibrio qumico del electrolito poco soluble en funcin de la cantidad de disolvente.G. Estudiar experimentalmente el desplazamiento del equilibrio qumico del electrolito poco soluble en funcin de la cantidad de disolvente y la temperatura.H. Estudiar experimentalmente el desplazamiento del equilibrio qumico del electrolito poco soluble en funcin del in salino o diverso.I. Estudiar experimentalmente el desplazamiento del equilibrio qumico del electrolito poco soluble en funcin del in comn.J. Analizar el desplazamiento del equilibrio qumico, con base en la estequiometra, la constante de equilibrio y el principio de Le Chatelier.K. Establecer la diferencia entre el proceso de disolucin y solubilidad.

INTRODUCCIN:Para la siguiente experimentacin se ocupar la reaccin:

El equilibrio qumico.

En el equilibrio, la velocidad con la que se forman los productos a partir de los reactivos es igual a la velocidad con la que los reactivos se forman a partir de los productos.

Reaccin directa: AB Velocidad= Kd [A]Reaccin inversa: BA Velocidad= Ki [B]Donde Kd y Ki son las constantes de velocidad para las reacciones directa e inversa, respectivamente.Supongamos ahora que comenzamos con el compuesto A en un recipiente cerrado. Conforme A reacciona para formar el compuesto B, la concentracin de A disminuye mientras que la concentracin de B aumenta. Conforme [A] disminuye, la velocidad de la reaccin directa se reduce. De manera similar, conforme [B] aumenta, la velocidad de la reaccin inversa se hace ms grande. Finalmente la reaccin alcanza un punto en el cual las velocidades directa e inversa son iguales; los compuestos A y B estn en equilibrio. En el equilibrio, por tanto,

[B] / [A] = Kd / Ki = Ki [B]Velocidad directa velocidad inversa.

Al arreglar esta ecuacin se obtiene

[B] / [A] = Ki / Kd = constante.

Como se va analizar un equilibrio qumico es importante recordar que el principio de Le Chatelier dice Cuando un sistema en equilibrio se somete a un esfuerzo a travs de un cambio impuesto en las condiciones prevalecientes, las concentraciones de equilibrio tratarn de cambiar de tal manera que reduzca dicho esfuerzo.

Tambin es importante definir que existen Factores que afectan el equilibrio qumico, los cuales son

Cambios de temperatura: El principio de Le Chatelier es til para prever la forma en que un equilibrio variar en funcin de la temperatura. Casi todas las constantes de equilibrio cambian de valor al modificar la temperatura.En una reaccin endotrmica, podemos considerar el calor como un reactivo, mientras que una reaccin exotrmica, podemos tratar como un producto.

Endotrmica: REACTIVOS + CALOR PRODUCTOS:

Exotrmica: c REACTIVOS PRODUCTOS + CALOR.

Cuando la temperatura aumenta, el equilibrio se desplaza en el sentido que absorbe calor. En una reaccin endotrmica, se absorbe calor conforme los reactivos se convierten en productos; por tanto, una aumento de temperatura causa que el equilibrio se desplace a la derecha, en el sentido de los productos, y K aumenta.En una reaccin exotrmica sucede lo contrario. Se absorbe calor conforme los productos se convierten en reactivos, de modo que el equilibrio se desplaza a la izquierda, en el sentido de los reactivos, y K disminuye.

Endotrmica: Un incremento de T hace que K aumenta.Exotrmica: Un incremento de T hace que K disminuya.

Al enfriar una reaccin se obtiene el efecto opuesto que al calentarla. Conforme la temperatura se reduce, el equilibrio se desplaza hacia el lado que produce calor. Por tanto, al enfriar una reaccin endotrmica el equilibrio se desplaza a la izquierda, en el sentido de reactivos, y K disminuye. Si se enfra una reaccin exotrmica el equilibrio se desplaza a la derecha, en el sentido de los productos, y K aumenta.

El efecto de los catalizadores: Un catalizador reduce la barrera entre los reactivos y los productos, si aumenta la velocidad tanto en reaccin directa como de la inversa por el mismo factor. En consecuencia, un catalizador incrementa la rapidez con la que el equilibrio se alcanza, pero no modifica la composicin de la mezcla en equilibrio. La presencia de un catalizador no afecta el valor de la constante de equilibrio de una reaccin.La rapidez con la que una reaccin se aproxima al equilibrio es una consideracin prctica importante.

Cambios de concentracin de reactivos o productos: En un sistema en equilibrio se encuentra en un estado dinmico; los procesos directo e inverso se llevan a cabo la misma velocidad y el sistema est en un estado de equilibrio. La concentracin tiene mayor efecto sobre la velocidad de reaccin depende de la concentracin de los reactantes. Si el nmero de molculas por unidad aumenta, la oportunidad de choque se acrecienta.

Reglas de solubilidad para compuestos en disolucin acuosa. 1. Los cidos inorgnicos comunes son solubles en agua. Los cidos orgnicos de peso molecular bajo son solubles.2. Todos los compuestos comunes de los iones metlicos del grupo IA (Li, Na, K, Rb, Cs) y el ion amonio, NH4, son solubles en agua.3.Los nitratos N03, acetatos, CH3COO, cloratos, ClO3, y percloratos, Cl04, comunes son solubles en agua.4. (a) Los cloruros, Cl, comunes son solubles en agua excepto AgCl, Hg2Cl2 y PbCl2.+(b) Los bromuros, y yoduros, I , comunes muestran aproximadamente el mismo comportamiento de solubilidad que los cloruros, pero hay algunas excepciones. Cuando estos iones haluro (Cl, Br, I ) aumentan de tamao, las solubilidades de sus compuestos ligeramente solubles disminuyen.5. Los sulfatos SO4 , comunes son solubles en agua excepto PbS04, BaSO4 y HgSO4,CaSO4 y Ag2SO4 son moderadamente solubles.6. Los hidrxidos, OH, metlicos comunes son insolubles en agua excepto los metales del grupo IA y los miembros pesados del grupo IIA, empezando por Ca(OH)2.7. Los carbonatos, CO3, fosfatos, PO4, arseniatos, AsO4, comunes son insolubles en agua excepto los metales del grupo IA y NH4.MgCO3 es moderadamente soluble.8. Los sulfuros, S , son comunes son insolubles en agua excepto los metales de los grupos IA y IIA y del ion amonio.

Generalmente solublesExcepciones

Compuestos de Na, K, NH4Sin excepciones comunes

Cloruros ( Cl-)Insolubles: AgCl, Hg2Cl2.Soluble en agua caliente: PbCl2

Bromuros (Br-)Insolubles AgBr, Hg2Br2, PbBr2Moderadamente soluble: HgBr

Yoduros ( I-)Insolubles muchos yoduros de metales pesados.

Sulfatos (SO4)

Insolubles: BaSO4, PbSO4, HgSO4.Moderadamente solubles: CaSO4, SrSO4, AgBr2

Nitratos (NO3), nitritos (NO2)Moderadamente soluble: AgNO2.

Cloratos (ClO3)Percloratos (ClO4)Permanganatos (MnO4)Moderadamente soluble: KClO4

Acetatos (CH3COO-)Moderadamente soluble:Ag CH3COO

Generalmente insolublesExcepciones

Sulfuros (S)Solubles los de NH4, Na, K, Mg, Ca

xidos (O), Hidroxidos(OH)Solubles: Li2O*, LiOH, Na2O*, NaOH, K2O*, KOH, BaO*, Ba(OH)2Moderadamente solubles: CaO*, Ca(OH)2, SrO*, Sr(OH)2

Carbonatos (CO3), fosfatos (PO4), Arsenatos (AsO4)Solubles los de NH4, Na, K.

*disuelve con desprendimiento de calor y formacin de hidrxido.

REACCIONES EN DISOLUCIONES ACUOSAS.Muchas reacciones qumicas importantes ocurren en disoluciones acuosas. La siguiente tabla muestra las clases de informacin sobre cada sustancia que se usar para escribir las ecuaciones de reacciones en disolucin acuosa.

Se analizar a continuacin el equilibrio qumico para un electrolito poco Soluble ya que es el objetivo de la experimentacin.

EJEMPLO para la explicacin

Superficie del cristal ocupada por iones de plata= xSuperficie del cristal ocupada por iones de cloro = 1-xVelocidad a la cual los Ag forman parte del medio acuoso = V1Velocidad a la cual los Ag se depositan en la superficie del cristal = V2Velocidad a la cual los Cl forman parte del medio acuoso = V3Velocidad a la cual los Cl se depositan en la superficie del cristal = V4

V1=K1 [Ag]V2= K2[Ag] [1-X]V3= K3 [1-X]V4=K4 [ Cl ] [ x]

En el equilibrio:

V1=V2K1 [ x ] = K2 [Ag] [ 1-x][Ag] =K1 [ x ] / k2[ 1-x ]

Multiplicando [Ag] [Cl ]

[Ag] [Cl ] = K1 [x] / K2 [1-x]*[K3] [1-x] / K4[1-x] / K4 [x] = K1 K3 / K2 K4 esto es la Kps

por lo tanto Kps= [Ag] [Cl ]

AB (S) ----------A + bBX x x

Kps= [x] [x]Kps= x2

Todo lo anterior es lo que sucede en un Equilibrios heterogneos dando un Producto de solubilidad.Un producto de solubilidad para electrlitos escasamente solubles en agua, y totalmente disociados en solucin acuosa saturada, como la multiplicacin de las concentraciones molares de los iones en equilibrio con el slido.

Con el efecto ion comn podemos decir que en una disolucin saturada de un electrolito poco soluble al agregarle otra sustancia que aporta uno de los iones, la concentracin de ste aumentar. Lgicamente, la concentracin del otro ion deber disminuir para que el producto de las concentraciones de ambos permanezca constante.Como el equilibrio se desplaza a la izquierda la solubilidad, que mide la mxima concentracin de soluto disuelto, disminuir en consecuencia.Ejemplo: Cul ser la solubilidad del cloruro de plata si aadimos nitrato de plata hasta una concentracin final 0,002 M?

AgCl(s) Ag+(ac) + Cl -(ac)KS = 1,7 x 10-10 = [Ag+] x [Cl-] = s2

Al aadir el AgNO3, la [Ag+] sube hasta 2 x10-3 M, pues se puede despreciar la concentracin que haba antes.En consecuencia, el equilibrio se desplaza a la izquierda y la [Cl-], es decir, la nueva solubilidad, debe disminuir.

SELECCIN DE VARIABLES

Variable Independiente: Temperatura C y concentracin [ ]Variable dependiente: Reversibilidad de la reaccin HIPTESISSi a una disolucin de un electrolito de poca solubilidad se le aade una sustancia que aporta el ion comn entonces la concentracin de ste aumentar y como consecuencia el equilibrio qumico se desplazar el lado de los productos?

METODOLOGA DE TRABAJOMaterial Sustancias

1 Matraz aforado de 25 ml4 Vasos de precipitado de 50ml1 Probeta de 10ml4 Papel Filtro 1 Piseta1 Pipeta graduada de 5ml1 Pipeta graduada de 1 ml1 Tripie1 Mechero1 Tela de asbesto1 Bao mara1 Pinza para tubo de ensayo1 TermmetroVidrio de relojBalanza GranatariaAgitadorCaSO 0.0048 M 25mlCaCl 0.5017M 3 ml

METODOLOGAPaso1: Escoger el reactivo que tenga la Kps menor y realizar clculos para obtener su solubilidad y a continuacin hacer la disolucin de acuerdo a los clculos del anexo. Tambin elegir el reactivo del ion comn y realizar los clculos qumicos para observar desplazamiento del equilibrioPaso2: Aforar en un matraz de 25ml los 0.0188g de CaSO con Agua destiladaPaso 3: Se tomara 4 vasos de precipitado en los cuales se dividir la solucin de CaSO a 25ml que se aforo. Cada vaso contendr una muestra de 6.25ml.Paso4: Al vaso nmero 1 se elevara la temperatura, a bao mara y se observar el comportamiento que tiene, para as hacer las observaciones de qu fue lo que sucedi.Paso 5: En el vaso numero 2, se disminuir la temperatura, colocando el vaso en un recipiente con hielos, una vez que la temperatura haya bajado, de igual forma se observar el comportamiento.Paso 6: En el tercer vaso que contiene la solucin de CaSO se le agregara los 3ml del Ion comn que en este caso utilizaremos a CaCl y observaremos su comportamiento.Paso 7: Una vez realizado este proceso tomaremos papel filtro y filtramos el contenido de cada vaso doblando el papel filtro en 4 y formando un pequeo cono , antes de filtrar se tomar el peso del papel filtro seco y vaco, esto se realizar con los 4, se dejar secar por 1 dia.Paso 8: Transcurrido un dia y el papel filtro seco se tomar el peso en balanza analitica y se restara el peso del papel filtro para obtener nicamente el slido. *La solucin del ion comn se llevar a cabo de acuerdo a los clculos ya mencionados en anexos. El cuarto vaso se dejar intacto sin alteracin alguna ya que ser la prueba control que nos permitir observar los cambios surgidos a los otros 3 vasos que fue modificado algunos de sus factores.

RESULTADOS/ANLISIS DE RESULTADOSEn ninguno de los caso se observ algn cambio de color u olor.El sulfato de calcio CaSO es moderadamente soluble en agua.MuestraObservaciones

CaSO T

Peso de los cristales obtenidos: 0.0026A pesar de aumentar a 76C la temperatura de la solucin no se logr diluir completamente el soluto (esto fue por el KPS que tiene la el sulfato), pero si se obtuvo que con el aumento de temperatura una mayor disolucin de cristales (regla que ya conocemos que sucede en la solubilidad), esto es comprobado al hacer la analoga con los pesos de las dems muestras, pues a temperatura alta se obtuvo el menor peso de los cristales no disueltos. En teora cuando se aumenta la temperatura se desplaza a los productos en este caso se pudo disolver ms formndose ms productos.

CaSO T

Peso de los cristales obtenidos: 0.0070El cambio de temperatura se realiz casi el punto de congelamiento, debido a las condiciones de temperatura los cristales se disuelven menos que a temperatura alta, esto se observ en la filtracin, porque a diferencia de la temperatura alta los cristales que se formaron fueron ms visibles (Mayor tamao), y efectivamente al pesar los el papel filtro se report una cifra mayor. Con la temperatura alta fue ms difcil la disolucin se conservaba reactivo.Al ser una reaccin no espontnea (endotrmica el equilibrio se desplaz hacia los productos).

CaSO + Ion CaCl

Peso de los cristales obtenidos: 0.0086Podemos analizar que efectivamente apareci el efecto del ion comn, pues se observ que al aumentar la concentracin de uno de los iones que forman el precipitado, el ion Ca+ permite que se forme ms CaSO y, por tanto, que se formar ms precipitado, lo cual contribuy a que el peso de los cristales fuese superior. La concentracin del otro disminuy, esto sucedi para que el Kps permanezca constante, a una temperatura determinada, en otras palabras a presencia del ion comn de Ca, la solubilidad del CaSO, es menor que si estuviese en agua pura. El producto resultante de la solubilidad se mantiene constante, pues al aumentar la concentracin del in Ca, disminuye la concentracin del in SO4, en igual cantidad.

Se da la respuesta a la hiptesis de que al agregar un ion comn el equilibrio qumico no se desplaza hacia los productos si no que hacia los reactivos ya que provoca la aparicin de ms sulfato.

Control

Peso de los cristales obtenidos: 0.0083La muestra control es la muestra original sin modificacin alguna, por lo cual nos permite comparar las modificaciones en los otros sistemas y observar qu fue lo que sucedi.Podemos percatarnos que surgieron errores experimentales, pues tericamente debi de haber sido mayor el peso de los cristales en la disolucin de baja temperatura que en la solucin control; los errores que pudieron haber aparecido fueron:-sistemticos: ya que las balanzas analiticas del laboratorio no funcionan del todo bien y por lo tanto no estn calibradas correctamente.-Errores aleatorios:este tipo de error se asocia al resultado de variaciones no predecibles durante la experimentacin (no estn bajo el control del observador) en este caso pudo haber sido la variacin de la temperatura.otro factor que pudo haber afectado los resultados de la experimentacin fue el centro de trabajo ya que al ser muy finos los cristales obtenidos cualquier movimiento o existencia de viento pudo haber ocasionado prdida de ellos.

Conclusiones: En este experimento encontramos que los factores que modificaron a este sistema en equilibrio fueron la temperatura alta donde el equilibrio qumico paso a los productos, y en este electrolito poco soluble en temperatura alta se disolvi ms, en Temperatura baja hubo poca disolucin y este paso a los reactivos hacindose ms cristalizacin, en la concentracin que en este caso fue el in comn CaCl, se observ que al agregarle al CaSO este reactivo se cristaliza con Ca, sea, que se form ms Calcio en el sistema por el in comn. En base a los resultados obtenidos, se lleg a la conclusin de que el equilibrio entre un slido y sus iones en disolucin puede expresarse por medio del producto de solubilidad La presencia de un ion comn provoca que la concentracin aumenta y la concentracin del otro ion disminuya para que el producto de las dos concentraciones permanezca constante y Como se vio en la experimentacin el equilibrio se desplaza a la izquierda la solubilidad, que mide la mxima concentracin de soluto disuelto, disminuir en consecuencia. Con el sulfato de calcio surgi la ruptura de los enlaces de la red cristalina y la consiguiente disgregacin de sus componentes en el seno del lquido apareciendo as una disolucin, que en contraste vimos que no todo se disolvi entonces apareci el fenmeno de solubilidad que tiene el reactivo utilizado. En los factores que modificaron el equilibrio fue la concentracin que fue el in comn, la temperatura alta que se demostr que al pesar se comprob que se mantuvo ms reactivo, y en la temperatura alta al pesarlo se comprob que qued menos reactivo y que se disolvi ms formando ms producto

BIBLIOGRAFA:

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