“Determinación de la constante de equilibrio de una reacción de disolución-cristalización”

“DETERMINACIÓN DE LA CONSTANTE DE EQUILIBRIO DE UNA REACCIÓN DE DISOLUCIÓN-CRISTALIZACIÓN”
PROBLEMA Determinar el valor de la constante de equilibrio para la disolución-cristalización del KNO3 a temperatura ambiente. Calcular el valor de ΔG, ΔH y ΔS a estas mismas condiciones. KNO3 (s) + H2O ⇆ K+ (aq) + NO3- (aq) OBJETIVOS Estudiar el equilibrio de una reacción de disolución para determinar laspropiedades termodinámicas asociadas a ésta. Determinar la solubilidad del nitrato de potasio, a diferentes temperaturas. Determinar la influencia de la temperatura sobre la solubilidad del nitrato de potasio y sobre la constante de equilibrio. Obtener la constante de producto de solubilidad del nitrato de potasio. Obtener las propiedades termodinámicas ∆G°, ∆H° y ∆S° para la reacción dedisociación del nitrato de potasio. RESULTADOS Tabla 1. Datos experimentales para la reacción de disolución del nitrato de potasio. Masa de KNO3 = 4 gramos nKNO3 Vol. de agua Vol. total de Temperatura Temperatura (mol) agregado (mL) solución (mL) (ºC) (K) 0.0395 3 5.3 69 342.15 0.0395 4 6 57.8 330.95 0.0395 5 7.2 51.4 324.55 0.0395 6 8 45.4 318.55 0.0395 7 9.1 34.4 307.55 0.0395 8 10.1 31.1 304.25 Tabla 2.Constante de equilibrio del producto de solubilidad del nitrato de potasio y energía de Gibbs a diferentes temperaturas. Volumen Solubilidad disolución T (K) (1/T) (K-1) Kps ln Kps ΔG° (J/mol) (s) (mL) (mol/L) 5.3 6 7.2 8 9.1 10.1 342.15 330.95 324.55 318.55 307.55 304.25 0.002922695 0.003021604 0.003081189 0.003139225 0.003251504 0.003286771 7.47 6.6 5.5 4.95 4.351 3.92 55.72 43.56 30.25 24.502518.931201 15.3664 4.02033915 3.7741393 3.40949618 3.19877515 2.94081141 2.73218331 -11436.3979 -10384.6133 -9199.87322 -8471.71513 -7519.5686 -6911.15194

Gráfica de la ecuación de Van´t Hoff
4.5 4 3.5 3 2.5 2 1.5 1 0.5 0 0.0029 0.003 0.0031

ln Kps

y = -3518x + 14.31 R² = 0.981

0.0032

0.0033

0.0034

1/T (K-1)

CÁLCULOS MMKNO3=101.1 g/mol Masa de KNO3: 4g A. Calcular laconcentración de los iones (solubilidad) para cada evento. [K+] = [NO3-] = s.

B. Calcular la constante de equilibrio (Kps)

C. Calcular ∆G° a partir de la constante de equilibrio para cada temperatura.

Entalpía de la reacción de disolución del nitrato de potasio a 25ºC

KNO3 (s) K+ (aq) NO3- (aq)

-492.9 -251.2 -206.6

Entalpía de la reacción de la disolución

ANÁLISIS DE RESULTADOS.Tabla 3. Entropía de la reacción de disolución del nitrato de potasio a diferentes temperaturas. T (K) 342.15 330.95 324.55 318.55 307.55 304.25 118.909952 122.934099 125.358312 127.719479 132.287563 133.722399

CONCLUSIONES La solubilidad se define como la máxima cantidad de soluto que puede disolverse en una cantidad fija de disolvente, a determinada temperatura. Para formar una disoluciónsaturada. Ésta depende de los siguientes factores: - Naturaleza del soluto y disolvente. La solubilidad es mayor entre sustancias cuyas moléculas sean análogas, eléctrica y estructuralmente. Cuando existe semejanza en las propiedades eléctricas de soluto y solvente, las fuerzas intermoleculares son intensas, propiciando la disolución de una en otra: polar y apolares. - Temperatura. En general puededecirse que a mayor temperatura mayor solubilidad. Así, es frecuentemente usar el efecto de la temperatura para obtener soluciones saturadas. Sin embargo, esta regla no se cumple en todas las situaciones. Ejemplos: la solubilidad de los gases suele disminuir al aumentar la temperatura de la solución, pues, al poseer mayor energía cinética, las moléculas del gas tienden a volatilizarse. - Presión. Lapresión no afecta demasiado la solubilidad de sólidos y líquidos mientras que tiene un efecto determinante en las de los gases. Un aumento en la solubilidad de gases en líquidos. Esta relación es de proporcionalidad directa. - Estado de subdivisión. Tiene especial importancia en la disolución de sustancias sólidas en solvente líquidos, ya que, cuando más finamente dividido se

encuentre el...