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1UIMICA FISICA BIOLOGICA-QUIMICA FISICA I
TRABAJO PRACTICO N° 4

TEMA: EQUILIBRIO QUÍMICO.

OBJETIVO: Determinación de la constante de equilibrio de disociación del rojo de metilo (indicador visual ácido-base) por medidas espectrofotométricas.

TEORIA: La disociación parcial de un electrolito débil es uno de los fenómenos mas observados en solución química. Cálculos que incluyan la constante dedisociación de un ácido o una base débil son indispensables para cualquier discusión de equilibrios homogéneos.
Las constantes de equilibrio de reacciones químicas en solución se determinan midiendo las concentraciones en equilibrio de los reactivos y de los productos envueltos en la reacción. Existen distintas propiedades físicas que se utilizan para determinar las concentraciones de lasespecies en equilibrio. Una propiedad útil para determinar la concentración de las especies envueltas en una reacción es la absorción de radiación por las substancias en solución. Por ejemplo la absorbancia de una especie es característica de cada substancia y generalmente es una propiedad la distingue de otra.
Un ejemplo de substancias que exhiben absorbancias características son soluciones acuosasácidas y básicas de indicadores visuales como rojo de metilo, azul de bromotimol, verde de bromocresol, entre otros. Dependiendo de la estructura del indicador en medio ácido y en medio básico, éste exhibirá un color característico. Por ejemplo, en soluciones acuosas ácidas el rojo de metilo existe como un ión zwitter, el cual tiene las siguientes estructuras resonantes:



La forma ácida de rojo demetilo (HMR), de color rojo, al añadir una base pierde un protón y el anión (amarillo), MR- de rojo de metilo se forma absorbiendo luz azul y violeta. De la misma forma otros indicadores cambian de color cuando el equilibrio de disociación se desplaza hacia la forma ácida o la forma básica
El equilibrio de disociación del indicador ácido base se puede representar por:
HMR + H2O ------> MR- + H+(1)
y la constante de equilibrio se establece por la ecuación:
(2)
En la relación (2) hemos aproximado la actividad de cada especie envuelta en el equilibrio con la concentración molar.
La forma mas conveniente para usar la ecuación anterior es la ecuación de Henderson- Hasselbach:(3)

El rojo de metilo es particularmente un ácido muy bueno para el estudio de las formas ácida (HMR) y básica (MR-), ya que ambas formas absorben en el rango visible del espectro, la constante de disociación no es grandemente afectada por los cambios de la fuerza iónica, y el cambio de color tiene lugar en un intervalo de pH = 4-6, y este es convenientemente obtenido con un simple sistemabuffer HOAc-NaOAc.
Ya que tanto MR- y HMR tienen bandas de absorción en la región visible, la razón puede ser determinada espectrofotométricamente a diferentes pH y de esta forma determinar la constante de equilibrio.
Las regiones del espectro electromagnético tienen diferentes energías que se asocian a transiciones distintas. En general, la absorción de luz visible o ultravioleta se asocia atransiciones electrónicas en una molécula, mientras que la absorción de luz infraroja se asocia a cambios vibracionales y rotacionales. Cuando una especie absorbe radiación electromagnética la intensidad del rayo incidente se reduce al pasar a través de la muestra. Para una solución, en un largo de onda de luz incidente dado, la densidad óptica o absorbencia, A, varía de acuerdo a la ley deBeer-Lambert:

A= - log (I/I0) = abc (4)
Para ello se determinan los espectros de absorción del rojo de metilo en soluciones ácidas y en soluciones básicas y se seleccionan las dos longuitudes de onda, 1 y 2, de tal manera que, la de la forma ácida, tiene un índice de absorbancia muy grande en comparación con la básica, la otra es la opuesta.
En las mediciones espectrofotométricas se cumple la Ley de...