Obtención experimental de la constante de equilibrio por análisis químico

Obtención experimental de la constante de equilibrio por análisis químico

Objetivo:

Determinar la constante de equilibrio de la reacción de esterificación del ácido acético con etanol para producir acetato de etilo y agua.

CH3COOH + C2H5OH ↔ CH3COOC2H5 + H2O

a partir del análisis químico de la mezcla de reactivos y productos en equilibrio.

Fundamento teórico:El equilibrio químico es un estado del sistema en el que no se observan cambios a medida que transcurre el tiempo. Así pues, si tenemos un equilibrio de la forma:

aA + bB cC + dD

Se define la constante de equilibrio Kc como el producto de las concentraciones en el equilibrio de los productos elevadas a sus respectivos coeficientes estequiométricos, dividido por el producto de lasconcentraciones de los reactivos en el equilibrio elevadas a sus respectivos coeficientes estequiométricos, para cada temperatura.

Existen diversos factores capaces de modificar el estado de equilibrio en un proceso químico, como son la temperatura, la presión, y el efecto de la concentración. La influencia de estos tres factores se puede predecir, de una manera cualitativa por el Principio de LeChatelier, que dice lo siguiente: si en un sistema en equilibrio se modifica alguno de los factores que influyen en el mismo (temperatura, presión o concentración), el sistema evoluciona de forma que se desplaza en el sentido que tienda a contrarrestar dicha variación.

Efecto de la temperatura: Si una vez alcanzado el equilibrio, se aumenta la temperatura, el equilibrio se opone a dichoaumento desplazándose en el sentido en el que la reacción absorbe calor, es decir, sea endotérmica.
Efecto de la presión: Si aumenta la presión se desplazará hacia donde existan menor número de moles gaseosos, para así contrarrestar el efecto de disminución de V, y viceversa.

Efecto de las concentraciones: Un aumento de la concentración de uno de los reactivos, hace que el equilibrio se desplacehacia la formación de productos, y a la inversa en el caso de que se disminuya dicha concentración. Y un aumento en la concentración de los productos hace que el equilibrio se desplace hacia la formación de reactivos, y viceversa en el caso de que se disminuya.

La constante de equilibrio para la reacción

aA + bB cC + dD

viene dada por la expresión

K°=aCc∙aDdaAa∙aBb

La primera delas reacciones se considera como la reacción directa o a la derecha y la segunda es la reacción inversa o a la izquierda. Las letras minúsculas a, b, c, d, son los coeficientes de la reacción balanceada.

El equilibrio químico es el estado alcanzado en una reacción reversible en que la velocidad de la reacción a la derecha, rD, es igual a la velocidad de la reacción a la izquierda, rI, es decirque

rD = rI

En los procesos químicos celulares ocurren tanto reacciones irreversibles como reversibles. Las reacciones irreversibles son importantes en la determinación de la dirección de los procesos. Las reacciones reversibles en un proceso metabólico permiten su fácil inversión, además de las grandes variaciones de flujo que se ocasionan con pequeños cambios en las concentraciones desustratos o productos. Algunas rutas metabólicas deben funcionar en direcciones opuestas según la ocasión. Por ejemplo, en ciertas ocasiones el hígado transforma glucosa en piruvato (glucólisis), pero en otras convierte piruvato en glucosa (gluconeogénesis).

El estado de equilibrio de una reacción química, a una temperatura dada, se define en términos de la composición de la mezcla en equilibriomediante la denominada Constante de Equilibrio. La constante de equilibrio expresa una relación que debe existir entre las concentraciones de los componentes de una reacción química cuando esta se encuentre en equilibrio. Además, es una relación entre las constantes específicas de velocidad de reacción directa e inversa.

Si consideramos una reacción que tenga lugar en disolución diluida, la...