transicion de estado de equlibrio. juan camilo silva alarcon
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TRANSICIÓN ENTRE ESTADOS DE EQUILIBRIO
JUAN CAMILO SILVA ALARCON
INTRODUCCION:
Hemos considerado a todas las reacciones químicas como completas, o irreversibles, es decir que hemos supuesto que las reacciones continúan hasta que se acaba el reactivo en defecto, sin embargo, muchas reacciones químicas no se completan, sino que avanzan hasta un punto en el que no aumenta más la concentración de productos aún cuando todavía haya reactivos presentes en el medio de reacción. Estas reacciones se denominan reversibles, incompletas o reacciones de equilibrio. Como se recordará, al tratar la estequiometria de las reacciones químicas, se ha mencionado que existen reacciones que tienen rendimientos menores que el 100 %. Si bien la disminución del rendimiento puede deberse a varias razones, como pérdidas de producto, o existencia de reacciones secundarias, la causa más común es que la reacción no sea completa. Lo que sucede en realidad es que estas reacciones no sólo ocurren en el sentido formal
indicado por la ecuación química (reacción directa) sino también en sentido contrario, es
decir, los "productos" se recombinan para dar "reactivos" (reacción inversa). Cuando se
llega al punto en que ambas reacciones ocurren con la misma velocidad, las
concentraciones de reactivos y productos no cambian más con el tiempo. Por ejemplo, si
para la reacción reversible A + B C + D (las dos flechas indican que la reacción
puede transcurrir en ambos sentidos), medimos las concentraciones de reactivos y
productos a medida que transcurre el tiempo.
http://catedras.quimica.unlp.edu.ar/intqca/guiaQG2012.pdf
ABSTRACT:
We considered all chemical reactions such as complete and irreversible, ie we have assumed that the reactions continue until the reactant in defect recently, however, many chemical reactions are not complete, but moving to a point where no further increases the concentration of products even when there is still reagents present in the reaction medium. These reactions are called reversible, incomplete or equilibrium reactions. As you may recall, when addressing the stoichiometry of chemical reactions, mentioned that there are reactions that yield less than 100%. While the decrease in performance may be due to various reasons such as loss of product, or the existence of side reactions, the most common cause is that the reaction is not complete. What happens is that these reactions occur not only in the formal sense indicated by the chemical equation (direct reaction) but also in the opposite direction, ie, the "products" are recombined to give "reactive" (reverse reaction). When it reaches the point that both reactions occur at the same speed, the concentrations of reactants and products are not
changed more with time. For example, for the reversible reaction A + BC + D (the two arrows indicate that the reaction can proceed in both directions), we measured the concentrations of reactants and products as time goes on.
MARCO TEORICO:
El valor de la constante de equilibrio, en
cualquiera de los posibles estados de
equilibrio de una reacción química
reversible, es el mismo a temperatura
constante. Es posible inducir una
transición hacia un nuevo estado de
equilibrio, cambiando la concentración
de uno de los componentes de la
reacción, lo cual conduce a cambios en la
concentración de los demás. Por
ejemplo, si el equilibrio en la solución
acuosa:
2CrO42- + 2H3O+ Cr2O7
2- + 3H2O
Esta muy desplazada hacia la izquierda, el
color de la solución es amarillo; si muy
desplazado a la derecha, el color es
naranja:
2CrO42- + 2H3O+ Cr2O7
2- + 3H2O
(1)
Cromato (amarillo)
2CrO42- + 2H3O+ Cr2O7
2- + 3H2O
(2)
Dicromato (naranja)
Al añadir HCl (H3O) al equilibrio (1), el
nuevo estado se puede representar
como:
2CrO42- + 2H3O+ Cr2O7
2- + 3H2O
(3)
Y al añadir HCl al equilibrio (2):
2CrO42- + 2H3O+ Cr2O7
2- + 3H2O
(4)
El modo más simple de pensar, acerca
del efecto de añadir NaOH al equilibrio
2CrO42- + 2H3O+ Cr2O7
2- + 3H2O
Es reconocer que disminuye la
concentración de los iones H3O+ debido a
la reacción H3O+ + OH- H2O;
entonces, el nuevo estado se puede
representar como:
2CrO42- + 2H3O+ Cr2O2-
7 + 3H2O
Se advierte, que la concentración de
H3O+ es menor que la inicial.
Se puede ahora, el efecto de añadir Ba
(NO3)2 al equilibrio cormato-dicromato, si
se tiene en cuenta que el ion de Ba2+
reacciona con el CrO42- para formar el
precipitado de BaCrO4 y que la
solubilidad del BaCr2O7 es mucho más
alta y entonces, esto no se precipita.
Una transición hacia un estado diferente
de equilibrio, no necesariamente se
puede lograr añadiendo una especie que
sea común a uno de los componentes de
la reacción. Por ejemplo; si al equilibrio
Fe (SCN)2+ (Fe (H2O)6)3+ + SCN-
Rojo Amarillo Incoloro
Se añade KNO3(s)( un electrolito) a
medida que este se disuelve el complejo
Fe(SCN)2+ rojo se disocia (disminuye su
concentración) y el color se desvanece en
forma notable. En este caso, la transición
es consecuencia del incremento de la
fuerza iónica de la solución; incremento
debido al efecto de añadir un electrolito
al sistema de equilibrio.
La fuerza iónica es una propiedad de la
solución esta cantidad se define como:
Fuerza iónica = µ=½ ([A]ZA2 +[B]ZA
2+….)
Donde [A], [B],…. Representa las
concentraciones molares de los iones de
A, B….y ZA, ZB…… son sus cargas.
Un sistema interesante en el que a partir
del mismo reactivo, pero en cantidades
diferentes, se establecen dos equilibrios
distintos corresponde a la disolución de
cristales de KI en una solución acuosa de
Pb (NO3)2 0.1 M. Dependiendo del
tamaño de la muestra de cristales,
disueltos en una gota de disolución de Pb
(NO3)2, se puede establecer los siguientes
equilibrios:
2KI + Pb (NO3)2 PbI2(s, amarillo) +2KNO3
PbI2(s, amarillo) + KI KPbI3 (s, blanco)
Los cristales son pocos, se ven laminas
amarillas de PbI2 ; con mas cristales, se
observa un núcleo de PbI2 rodeado de
agujas blancas de KPbI3 ( la apariencia es
muy similar a la de un huevo frito); con
una muestra aun mas grande, se produce
KPBI3 (s, blanco) o una solución incolora de
complejos de PbIa(n-2)
El equilibrio en el que coexisten los dos
sólidos (PbI2; KPbI3) con el KI disuelto, se
alcanza cuando el número de los cristales
no es muy grande. Este equilibrio se
puede desplazar con una gota de agua
pura o con un cristal extra de KI.
REACTIVOS Y EQUPOS:
K2CrO4, K2Cr2O7, KI, KSCN o
NH4SCN sólidos, KNO3. Un gramo
de cada uno de esto reactivos es
suficiente.
HCL(aq) 6M, NaOH (aq) 6M, solución
acuosa de Ba(NO3)2 y Pb (NO3) 2(aq)
y Pb(NO3) 2(aq)0.1 M estas
soluciones deben estar dispuestos
en frascos cuentagotas (gotero)
1ml de cada solución son
suficientes. Además 75 ml de
FeCl3 (aq) (al preparar esta solución
a partir de FeCl3. 6H2O, se debe
añadir 2 gotas de HNO3
concentrado al agua para impedir
la precipitación del ion Fe3+) y
75ml de KSCN o de NH4SCN 1.5
mM.
Un cuadrado de cartulina negra
(10X10 cm)
Un disco de petri
Tubos de ensayo
Una lupa
PROCEDIMIENTO A
1. Rotule cuatro tubos de ensayo
(deben estar limpios y secos) a
cada uno de los dos de ellos
añada 0.25g aproximadamente de
K2CrO4; a cada uno de los otros
dos, 0.25 g de K2CrO7 disuelva y
diluya estos reactivos con 5ml de
agua destilada; reporte el color de
cada solución.
2. Selecciones las soluciones de
K2CrO4 A una de ellas añada gota
agota, agitando suavemente, HCL
hasta anotar algún cambio en el
color. A la otra añada NaOH
también gota a gota y con
agitación suave; observe si nota
algún cambo y reporte el
resultado.
3. Selecciones ahora las soluciones
de K2CrO7. A una de ellas añada
NaOH, en la misma forma del
procedimiento anterior, hasta
notar algún cambio en el color. A
la otra añada HCL; observe si nota
algún cambio y reporte el
resultado.
Nota: conserve todas las
soluciones.
4. Mezcle todas las soluciones
resultantes de los procedimientos
anteriores en un beaker de 50ml y
observe el color. A un tubo de
ensayo añada 3ml de esta
solución y diluya lentamente con
suficiente agua destilada. Observe
si nota algún cambio y repórtelo.
5. A cada uno de los tubos de
ensayo, añada 0.25g de K2CrO4 y
K2CrO7 respectivamente disuelva
y diluya estos reactivos con 10ml
de agua destilada. A cada una de
estas soluciones añada gota a
gota, agitando suavemente, Ba
(NO3)2 y observe si nota algún
cambio en las soluciones; reporte
los resultados. Conserve estas
mezclas.
6. A la mezcla K2CrO4 –Ba (NO3) 2
preparada en la etapa 5, añada
gota a gota, agitando suavemente
HCL. Observe y anote los
resultados. Repita este
procedimiento con la mezcla
K2CrO7 ---Ba (NO3) 2 pero
añadiendo ahora NaOH.
PROCEDIMIENTO B
1. En un beaker de 200ml mezcle las
soluciones de FeCl3 y KSCN o NH4
KSCN reporte el color de la
solución resultante. A cada uno
de dos beaker pequeños, limpios,
añada 50ml de esta solución.
2. A una de estas soluciones
adicione lentamente y agitando
cristales de KSCN o NH4KSCN
observe si nota algún cambio y
repórtelo. A la otra solución
adicione lentamente y agitando
aproximadamente 2g de KNO3
observe y reporte el cambio.
PROCEDIMIENTO C
1. Ponga el disco de petri sobre la
cartulina negra; distribuya en el,
separados, 3 grupos de los
cristales de KI. El numero de los
cristales por grupo, a ser disueltos
en la gota de soluciones de Pb
(NO3) 2 debe ser el apropiado para
observar con lupa los resultados
que se comentan en la teoría.
2. Enfoque la atención sobre el
sistema donde coexisten el PbI2 y
el KPbI3 solidos. Desplace hacia la
izquierda y hacia la derecha este
equilibrio. ¿que debería añadir en
este caso, una gota de agua o mas
cristales de KI? Confirme sus
predicciones.
RESULTADOS:
Procedimiento A:
1. A. K2CrO4 + H2O cromato su color
es amarillo.
B. K2Cr2O7 + H2O Dicromato su
color es naranja.
2. A. K2CrO4 + HCl----- K2Cr2O7 +H2O
+2kCl
Con 3 gotas de HCl cambio de amarillo a
naranja, indicando que se desplazo ala
derecha que cambio de cromato a
dicromato
Los cromatos en medio acuoso son
amarillentos, en un medio acido
inorgánico se trasforman e dicromatp el
cual da soluciones anaranjadas rojizas.
Es.answer.yahoo.com/question/index/gu
id/
B. K2CrO4 + NaOH------ Na2CrO4 + 2KOH
No hubo cambio alguno en su color.
Cuando se agrego una base NaoH no
cambia, pero si se le adiciona a un
dicromato da un cromato y la solución se
torna amarilla. Es.
Answer.yahoo.com/question/index/guid/
3. A. K2Cr2O7 + HCL -------Cl2 + CrCl3
+KCl
No cambio con 5 gotas de HCL
B. K2Cr2O7 + NaoH ---- H2O +
K2CrO4 + Na2CrO4
Hubo un cambio de color, paso de
naranja a dicromato a amarillo
cromato.
4. No hubo cambios de color, hubo
un equilibrio
5. A. K2CrO4 + H2O + Ba( No2) 3 -------
2KNo3 + BaCrO4
Dio como resultado un
precipitado blanco con turbidez
al agregar 5 gotas de Ba ( No3 ) 2
nitrato de bario .
Con el nitrato de bario el cromato
se presipita a un cromato de bario
con una apariencia de amarillo
palido.
Answers.yahoo.com/question/lin
dex/ 25 de agosto 2009
B. K2Cr2O7 + Ba (No3)2
De dicromato paso a cromato al
adicionar 5 gotas y hubo un
precipitado con turbidez
6. A. K2CrO4 + Ba(No3)2 + HCL
El cromato al adicionarle 10 gotas
de HCl pasó a dicromato
B. K2Cr2O7 + Ba(No3)2 + NaoH
Paso de dicromato a cromato con
color amarillo turbio en un
presipitado blanco
Procedimiento B:
1. FeCl3 + KSCN
Incoloro
2. A. FeCl3 +NH4SCN + KSCN ----
Fe(SCN)3 + 3NH4Cl paso se
naranja a rojo
Cloruro ferrico + tiocianato de
amonio = tiocianato ferrico +
cloruro de amonio..
El color rojo es debido al Fe
(SCN)3 tiocianato de hierro
3. B. FeCl3 + NH4SCN +KNO3 paso
a rosado
Procedimiento C:
1. Se torno de color amarillo.
Es una reacción de doble
desplazamiento, en donde el
K desplaza al Pb, y viceversa
para dar lugar al nuevo
producto:
2KI + Pb (NO3)2 → 2KNO3 +
PbI2.
2. Se torno trasparente
CUESTIONARIO:
1. Con base en el principio de le
chatelier y en los cambios
observados, explique la dirección
del desplazamiento del equilibrio.
2CrO42- + 2H3O + Cr2 O7
2- +
3H2O
Cuando se agrega HCL, NAOH, y
Ba (NO3) 2 represente para todos
los casos, los estados iniciales y
finales del equilibrio respectivo,
con base en el tamaño de letra de
las formulas que representan a
los respetivos y productos.
Se dice que un sistema esta en
equilibrio cuando existe un
cambio a nivel molecular, que
macroscópicamente resulta
indetectable. En un equilibrio
químico tienen lugar
simultáneamente una reacción
directa y su inversa a la misma
velocidad y no existe una
conversión neta de productos a
reactivos ni de reactivos a
productos.
El principio de Le Châtelier dice
que si se hace un cambio en un
sistema en equilibrio por lo
general el equilibrio se desplaza
de tal forma que se reduce el
efecto del cambio.
En tu problema, estas trabajando
con el equilibrio cromato-
dicromato, según la siguiente
ecuación:
2 CrO42- + 2 H+ <------> H2O +
Cr2O72
(amarillo) .....................................
(naranja)
Como te puse entre paréntesis, el
cromato es de color amarillo y el
dicromanto naranja.
Y ahora vamos a analizar el
desplazamiento del equilibrio
cromato-dicromato por el
agregado de bases (NaOH)
El hidróxido de sodio es una base
fuerte que en solución acuosa
libera aniones OH-, según la
siguiente ecuación:
NaOH (ac) --> Na+ (ac) + OH- (ac)
Los aniones oxhidrilo reaccionan
con los cationes H+, producto de
equilibrio cromato-dicromato
para formar agua, según la
siguiente ecuación:
OH- + H+ --> H2O
De manera que, el agregado de
base al equilibrio cromato-
dicromato es equivalente a una
sustracción de producto (H+). Se
espera entonces, que al agregar
base, el equilibrio se desplace
hacia la formación de productos.
Se comprobó el desplazamiento
del equilibrio hacia la formación
de cromato (amarillo) al observar
que a concentraciones crecientes
de base, se pasó del color naranja
(dicromato) al amarillo del
cromato. (Datos adicionales: Este
cambio del color se comprueba al
medir la absorbancia a 520 nm de
las soluciones obtenidas. Cuando
yo realize esta experiencia, se
obtuvieron menores valores de
absorvancia a mayores
concentraciones de NaOH en el
equilibrio cromato-dicromato).
2. Considere la expresión y la
magnitud de la constante de
equilibrio, Kc , para este equilibrio
:
Kc (25°c ) = 4.2x1014 = [Cr2 O72- ]
---------------------
[CrO42- ] H3 O+ ]
Explique por qué los iones CrO42- y
Cr2O72- son tan estables en agua pura.
El estado de oxidación mas estable del Cr
es +3. Las soluciones de las sales de
cromo (ll) se oxidan fácilmente con el
aire a cromo (lll)
Las especies de cromo (Vl) son agentes
oxidantes. Las soluciones básicas que
contiene iones cromato CrO4 son
oxidantes débiles. La acidificación
produce el ion dicromato, Cr2O7 y oxido
de cromo ambos oxidantes fuertes.
El oxido de cromo es anhídrido acido de
dos ácidos. El acido crómico y el acido
dicromático, ninguno de lo saciados se
han aislado en forma pura, no obstante,
las sales de cromo y dicromato son
comunes, el CrO3 reacciona con el agua
para dar soluciones acidas muy fuertes
que contiene iones de hidrogeno y iones
dicromato.
Este número, llamado constante de
equilibrio y simbolizado por la letra K, es
característico de cada reacción y sólo
varía si se altera la temperatura. Para la
reacción general:
aA + bB ---- cC + dD donde a, b, c, d son
los coeficientes estequiométricos, la
constante de equilibrio resulta
[C]c [D]d
Kc=---------------
[A]a [B]b
En la que los corchetes indican las
concentraciones molares en el estado de
equilibrio de la reacción. Para cualquier
reacción de equilibrio, el valor de K es
independiente de las concentraciones de
reactivos y productos siendo la
temperatura el único factor que la afecta.
Los valores medidos de las constantes de
equilibrio varían desde números muy
pequeños (la reacción directa ocurre en
muy pequeña proporción), a muy
grandes (la reacción directa es
prácticamente completa), según la
reacción de que se trate.
3. Con base en los resultados de la
etapa N° 4 del procedimiento A,
explique, si se observo, el efecto
de adicionar agua al sistema en
equilibrio.
4. Explique el efecto de añadir KSCN
y KNO3 al equilibrio:
Fe (SCN)2+ Fe3+ + SCN
Consulte y resuma sobre el efecto
de adicionar un electrolito a este
sistema en equilibrio.
Se añade un electrolito a medida
que este se disuelve el complejo
Fe(SCN)2+ rojo se disociocia
disminuye su concentración y el
color desvanece en forma
notable. En este caso la transición
es consecuencia del incremento
de la fuerza iónica de la solución,
debido al añadir un electrolito al
sistema en equilibrio.
5. Explique con base en el principio
de le chatelier, porque la adición
de una gota de agua pura o de un
cristal extra de KI, desplaza el
equilibrio
PbI2 (s, amarillo) +KI KPbI3 (s,
blanco)
Si los cristales son pocos, se ven
laminina amarillas de Pbl2 con
mas cristales, se observa un
nucleo de Pbl2 rodeado de agujas
blancas de KPl3.
El equilibrio en el coexisten los
dos sólidos Pbl2 y KPbl3 con el KI
disuelto, se alcanza cuando un
numero de los cristales no s muy
grande. Este equilibrio se puede
desplazar con una gota de agua
pura o un crsital extra de KI
Si en un sistema en equilibrio se
modifica alguno de los factores
que influyen en el mismo
(temperatura, presión,
concentración) el sistema
evoluciona de forma que se
desplaza en el sentido que tienda
a contrarrestar dicha variación.
Esto se utiliza habitualmente para
aumentar el rendimiento de un
proceso químico deseado o por el
contrario, disminuyendo si es una
reacción indeseable que interfiere
o lentifica la reacción que nos
interesa.
CONCLUSIONES:
A través del análisis comparativo logramos diferenciar un equilibrio, y así
poder oxidarlo o reducirlo.
Tener un conocimiento y así aplicarlo a nuestra vida diaria para dar
explicaciones a problemas de nuestro entono
Por medio de la experimentación del cromato y dicromato pudimos
analizar cuando se aumenta la concentración desestabilizamos un
equilibrio y logramos un desplazamiento de derecha a izquierda o viceversa
BIBLIOGRAFIA:
es.answers.yahooo.com/question/index.
www.webqc.org./balance.php.reaction
www.slideshare.net
Guía de laboratorio transición entre estados de equilibrio