calculo de propiedades termodinamicas

1. FUNDAMENTO TEORICO
Consideremos el equilibrio entre una solución solida Mv+Xv- y una solución saturada de sal. La reacción es:

Donde z+ y z- son las cargas de los iones ; v+ y v- son los números de iones positivos y negativos.
La constante de equilibrio es:
(1)
a+ , у+ , [M+ ] y [X- ] son los coeficientes de actividad y las concentraciones molares de los iones.
Si el sistema seencuentra a una alta presión, podemos tomar a=1, para la sal pura.
Eliminando K y usando la definición:

Se tiene:

Para una sal altamente soluble, la fuerza iónica de una solución saturada es grande, el coeficiente de actividad iónico medio (у ±) difiere sustancialmente de 1 y no se dispone de un método adecuado para estimar у ±. Por ello, el presente experimento no toma en cuenta la fuerzaiónica de la solución, tampoco las actividades de los iones ni la temperatura a la cual los cristales llegan a ser visibles que probablemente sea más bajo que la temperatura de equilibrio.
El nitrato de potasio es un electrolito relativamente fuerte y la reacción correspondiente es:

La reacción puede ser considerada en equilibrio cuando el sólido está en contacto con la solución saturada, justocuando comienza la cristalización. La solubilidad S de la sal en moles por litro de solución puede ser calculada a partir de la cantidad de sal medida y el volumen de la solución.

La constante de equilibrio K para la reacción es:

La constante de equilibrio puede ser utilizada para calcular la energía libre de Gibbs, mediante la siguiente relación:

Donde T es la temperatura en kelvin, R esla constante universal de los gases.
Una gráfica del logaritmo natural de las constantes con la temperatura nos ayuda a calcular la variación de la entalpia (Ecuación de Van`t Hoff, variación de la constante de equilibrio con la temperatura) y la variación en la entropía[1] se calculara mediante la ecuación (6)

La ecuación de Van't Hoff en termodinámica química relaciona la variación de latemperatura absoluta (T) con la variación de la constante de equilibrio (K) dado por la diferencia de entalpía (ΔH). Esta ecuación fue propuesta inicialmente por Jacobus Henricus van 't Hoff.

Si se asume que el calor de reacción no varía con la temperatura, la resolución de esta ecuación diferencial conduce a lo siguiente:

En esta ecuación K1 es la constante de equilibrio a la temperaturaabsoluta T1 y K2 es la constante de equilibrio a la temperatura absoluta T2 ΔHº es la variación de entalpía y R es la constante de los gases.
Considerando las relaciones entre la energía libre de Gibbs y la constante de equilibrio ( ΔGº= ΔHº - TΔSº y ΔGº=-RT lnK ), la ecuación también se podría escribir de la siguiente manera:

Por tanto, al representar valores de logaritmo natural de laconstante de equilibrio medidos para cierto equilibrio versus el inverso de la temperatura se obtiene una línea recta, cuya pendiente negativa es igual a la variación de la entalpía dividida entre la constante de los gases, y la ordenada en el origen es igual a la variación de entropía ΔSº dividida entre la constante de los gases[2].



2. OBJETIVOS
2.1 OBJETIVO GENERAL
El objetivo de estapráctica es calcular propiedades termodinámicas como ser, ΔH, ΔS y ΔG a partir de la determinación de las solubilidades.
Examinar una reacción de equilibrio, la curva de solubilidad asociada a la termodinámica con conceptos de equilibrio
2.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS
- Familiarizarse con la solubilidad del nitrato de potasio.
- Practicar el procedimiento de la regresión lineal.
3. PROCEDIMIENTOPREPARACION DE LA SOLUCION DE NITRATO DE POTASIO
Se pesa 10,0 g de nitrato de potasio y se coloca en un tubo de ensayo de 20 cm de largo, se añaden 7,5 cm3 de agua destilada y se calienta el tubo en un baño de agua en ebullición.
Se retira del baño caliente y se deja enfriar, leyendo la temperatura a la cual empieza a cristalizar el nitrato de potasio. El volumen de la solución se marca con un...