Laboratorio quimica fisica. Coef. de reparto

Facultad de Ciencias Exactas Físicas y Naturales
Universidad Nacional de Córdoba


QUÍMICA FÍSICA
Año 2009
Laboratorio N ° 2
EQUILIBRIO QUIMICO- EQUILIBRIO HOMOGENEO EN FASE LIQUIDA
Jefe de trabajos prácticos: Pablo Gustavo Tejeda


Alumnas:




Ingeniería química

Objetivo
Nuestro objetivo en el siguiente práctico de laboratorio es obtener el valor de la constante deequilibrio (Ke) de la reacción en fase acuosa:
(A)
Introducción
Planteando la condición de equilibrio para esta reacción química y adoptando el/los resultados de referencia y la/las escalas de concentraciones más adecuadas para su estudio, se concluye que:
(1)
Como se trabaja con soluciones diluidas se puede aceptar que:

Quedando reducida la ecuación (1) a:

Al querer determinarel valor de Ke mediante los valores de las concentraciones de equilibrio aparece el problema de que no se puede “congelar” este estado y medir cada concentración, ya que alterar una de ellas (mediante la titulación de I2, por ejemplo) implica modificar simultáneamente la concentración de las demás especies que están en equilibrio, según la reacción (A).
El problema se resuelve agregando unsolvente orgánico inmiscible con el agua, en el cual no pueda tener lugar la reacción (A), pero si la siguiente:

(B)
α = fase orgánica
β = fase acuosa

El estudio del equilibrio de distribución se verá en la experiencia 2b

El sistema se puede representar como:



α = fase orgánica
β = fase acuosa

Se puede ahora, separando las fases, titulando la orgánica, y haciendo uso de la Kddeterminar el valor de la concentración de equilibrio de I2 en fase acuosa.
Cuando se titule dicha fase, el equilibrio representado por la reacción (A), al desaparecer el I2, se desplazará hacia la izquierda dando como resultado la concentración de I2 “inicial” que correspondería al estado de equilibrio alcanzado en la experiencia.
Utilizando la ecuación de la constante de equilibrio y considerandoque las soluciones están lo suficientemente diluidas para considerar los coeficientes de actividad iguales a uno:

(4)
Con

CI3K=
CIK= CIK0-CI3K Con IK0= concentración agregada, dato.

Si a un sistema compuesto por dos fases líquidas inmiscibles entre sí, se le agrega una tercera sustancia soluble en ambas fases, se observa que dicha sustancia se distribuyeentre las dos capas de manera definida.



Planteando este equilibrio para el I2(dis) que se distribuye entre agua y tetracloruro de carbono, y adoptando los estados de referencia y escalas de concentraciones más convenientes, se concluye que:
(5)

Como se trabaja con soluciones diluidas, se puede aceptar que:

(6)

Quedando reducida la (5) a:(7)

Esta conclusión constituye lo que se denomina LEY DE DISTRIBUCIÓN, también llamada LEY DE REPARTO, y a la constante Kd se la conoce como COEFICIENTE DE REPARTO o de DISTRIBUCIÓN.
La aplicación de este equilibrio tiene importancia en la obtención y/o purificación de productos químicos orgánicos e inorgánicos y constituye la base de la cromatografía.
La utilidad que tendráen este práctico será posibilitar el estudio del equilibrio de la reacción (A).


Técnica operatoria
Determinación de la constante de distribución (Kd)

En un matraz aforado se colocan 30 ml de solución saturada de I2 en tetracloruro de carbono y 500 ml de agua. Se agita frecuentemente durante 1 hora, con el objeto de aumentar la superficie de separación entre las fases acuosa y orgánica,lo cual incrementa la velocidad de difusión del I2 entre ambas fases y permite llegar al equilibrio en menor tiempo.
Se tomaron dos muestras, una de la fase acuosa y otra de la fase orgánica, 5 y 3 ml respectivamente, para luego ser titulada con S2O3 2- 0,1 N.

Determinación de la constante de equilibrio de la reacción (Ke)

En un balón de 1.000 ml de capacidad, se colocan 30 ml de...