Colorimetría y constante de equilibrio

INTRODUCCIÓN TEÓRICA

Esta práctica se centra en la obtención de la Kc por medición de la concentración de (FeSCN)2+ en el equilibrio. Para determinar dicha concentración se aprovecha la propiedad que tiene el ion de ser coloreado, utilizando una técnica llamada colorimetría.

Supóngase un elemento químico, que vamos a llamar A, que puede reaccionar con otro elemento químico, que vamos allamar B; si se mezclan, al encontrarse una molécula de A con una molécula de B, pueden reaccionar; llamemos C y D a los elementos que resultan de la reacción; también supóngase que C y D pueden reaccionar entre sí, resultando, como productos de su reacción, los elementos A y B; la reacción de A con B sería esta:

A + B  C + D (1)

Dado que al principio solo hay moléculas delos elementos A y B, la reacción solo puede tener el sentido que indica la flecha de la expresión (1); instantes después de mezclar A y B, como existen aún pocas moléculas de C y D, la posibilidad de que se junten y reaccionen es muy remota; no obstante, conforme transcurre el tiempo y aumenta el número de moléculas de C y D, aumenta la posibilidad de que se junten y reaccionen; cuando reaccionanC y D, lo harán según esta otra reacción:

C + D  A + B (2)

Conforme pasa el tiempo, al aumentar el número de moléculas de C y de D, comienza a apreciarse la existencia de la reacción (2); sin embargo, sigue produciéndose con mayor frecuencia la reacción (1) que la reacción (2) y sigue, por tanto, aumentando el número de moléculas de C y de D; como las moléculasde A y de B están reaccionando entre sí, cada vez hay menos moléculas de A y de B y cada vez se va produciendo con menos frecuencia la reacción (1); como se están formando moléculas de C y de D, cada vez hay más moléculas de C y de D, y cada vez se produce con más frecuencia la reacción (2); el proceso continua, existiendo cada vez menos moléculas de A y de B y más moléculas de C y de D, hasta quese alcanza un límite, y este límite se alcanza cuando se produce la reacción (2) el mismo número de veces que la reacción (1); las dos reacciones siguen produciéndose, pero el mismo número de veces una que la otra.

Obsérvese que si A y B, al ser mezclados, tenían unas concentraciones determinadas, cuando se está produciendo la reacción (1) sus concentraciones están disminuyendo; tambiénobsérvese que, al mismo tiempo, las concentraciones de C y de D están aumentando; al llegar al límite, como la reacción (1) se realiza el mismo número de veces que la reacción (2), las concentraciones de los cuatro elementos permanecen constantes. A esta situación límite se la denomina equilibrio.

La idea de reacción química lleva a veces suponer que el proceso progresa de los reactivos a losproductos, y que se detiene cuando se agota el reactivo que se encuentra en menor proporción. Este tipo de reacciones se denominan irreversibles. Sin embargo, con mayor frecuencia sucede que, a medida que los productos van haciendo su aparición en la reacción, tanto mayor es su capacidad para reaccionar entre sí regenerando de nuevo los reactivos. Cuando esto es posible en una reacción química, se dice quees reversible y se representa mediante una doble flecha, indicando así que la reacción puede llevarse a efecto tanto en un sentido como en el inverso:

Reactivo(s)  producto(s)
Cada proceso posee una velocidad propia que va variando con el tiempo. Así, en los comienzos, la velocidad de la reacción directa es mucho mayor que la de la reacción inversa, debido a la diferencia de concentracionesentre reactivos y productos; pero a medida que estos últimos se van formando los reactivos van desapareciendo, con lo cual ambas velocidades se aproximan hasta hacerse iguales. A partir de tal instante sucede como si la reacción estuviera detenida, pues las proporciones de reactivos y productos se mantienen constantes. Se dice entonces que se ha alcanzado el equilibrio químico.

El equilibrio...