Practica quimica ii

Instituto Politécnico Nacional
Unidad Profesional Interdisciplinaria de Ingeniería y Ciencias Sociales y Administrativas

Práctica 5

Objetivo

* El alumno determinará a partir de los datos experimentales la constante de equilibrio químico, en función de las concentraciones en un sistema homogéneo a temperatura constante.

Introducción teórica.

Las reacciones químicas químicamentereversibles avanzan hacia un estado estable de equilibrio químico el cual posee propiedades químicas, cinéticas y termodinámicas características.

NATURALEZA DEL EQUILIBRIO QUÍMICO.
1.- Composición química de la mezcla en equilibrio
Supongamos que dos compuestos, A y B, se interconvierten en la reacción A⇄B. Cualesquiera que sean las cantidades en que se encuentren A y B al comienzo de lareacción, en el equilibrio, a una determinada temperatura, se encontrarán presentes en concentraciones cuya proporción es característica de la reacción. La composición de esta mezcla de equilibrio no cambiará en un sistema isotérmico.
Por convención, el cociente (concentración de productos en el equilibrio)/(concentración de reactantes en el equilibrio), se denomina constante de equilibrio de lareacción (KC). Por lo tanto, la constante de equilibrio KC para la reacción A⇄B en el sentido de formación de B a partir de A es igual a BA, donde B y A son las concentraciones de B y A en el equilibrio. De forma similar, la reacción en el sentido de formación de A partiendo de B tendrá como constante de equilibrio AB, la cual es, por consiguiente, igual a 1KC, cabe recalcar que cada concentraciónesta elevado a un exponente que es igual a su número estequimétrico, en este caso los números estequimétricos son uno.
Para A+B⇄C+D, la constante de equilibrio de la reacción en sentido de izquierda a derecha se escribe como CDAB; y para reacciones más complejas como aA+bB+cC⇄xX+yY+zZ, la KC para la reacción de izquierda a derecha es XxYyZzAaBbCc.
La constante de equilibrio KC calculada de estaforma es, por lo general, sólo aproximadamente igual a la constante de equilibrio verdadera Keq de la reacción, y puede ser muy diferente a ella. El valor de la constante de equilibrio verdadera (también denominada la constate de equilibrio basada en la actividad, Ka) se puede calcular a partir de las actividades de los componentes en el equilibrio químico en vez de hacerlo a partir de susconcentraciones. Aunque su valor cambia con la temperatura, la constante de equilibrio define la posición de equilibrio químico para una reacción químicamente reversible a una temperatura dada y en este sentido el estado de equilibrio se puede definir en términos de la composición de la mezcla química.
2.- El equilibrio químico como un estado dinámico.
Los estudios cinéticos demuestran que la velocidadde una reacción isotérmica es proporcional a la concentración activa de sus reactantes (esto es la ley de acción de masas). Por lo tanto, la velocidad de reacción A+B→C+D es igual a k1 [A] [B], mientras que la velocidad de reacción inversa C+D →A+B es k-1 [C] [D], donde k1 y k-1 son las constantes de velocidad de estas reacciones a temperatura dada. Por lo tanto, la composición constante de lamezcla de equilibrio puede explicarse por el hecho de que, en el equilibrio, las concentraciones activas de los componentes son tales que la velocidad de reacción de la combinación de C y D para formar A y B es igual a la velocidad con que interacciona a su vez A y B para volver a formar C y D.
Entonces:
A+B⇄C+D
Y en el equilibrio:
k1AB= k-1CD
O bien, reacomodando:
k1k-1=CDAB= Kc
Gráficamenteel equilibrio químico se representa como en la ilustración uno.

Ilustración 1 Equilibrio Químico

3.- Principio de Le Chatelier
El principio de Le Chatelier dice que: “Cuando un sistema en equilibrio se altera, el sistema se modificará de tal manera que contrarrestará el cambio y restablecerá el estado de equilibrio”. Cuando algún factor que afecte al equilibrio varía, éste se altera al...