Termodinamica Quimica Ii Esiqie

DEPARTAMENTO DE INGENIERIA QUIMICA INDUSTRIAL

MANUAL DE PRÁCTICAS

LABORATORIO DE TERMODINÁMICA QUÍMICA II

DRA. CARMEN REZA SAN GERMÁN
PRÁCTICA 1:
EQUILIBRIO QUÍMICO IÓNICO
ESTUDIO DE LA FORMACIÓN DEL COMPLEJO MONOTIOCIANATO FÉRRICO
POR ESPECTROFOTOMETRÍA

OBJETIVOS

* Determinar la constante de equilibrio de la reacción de formación del ión complejo monotiocianato férricopartiendo de la medición de la absorbancia de una de las especies presentes en el equilibrio.
* Conocer las condiciones de equilibrio iónico de la reacción.
* Utilizar la técnica espectrofotométrica y la ley de Lambert y Beer.

HIPÓTESIS

“La constante de equilibrio químico se puede determinar a partir de técnicas analíticas espectrofotométricas las cuales nos permiten determinar lasconcentraciones de los componentes de reacción”.

La espectrofotometría de ultravioleta-visible es una técnica de medición de concentración de masa de elementos y compuestos químicos, cuyo principio es la interacción entre la energía electromagnética con la materia. Se fundamenta en medir la radiación monocromática absorbida por un elemento ó molécula causante de desplazamientos electrónicos acapas superiores, estas transiciones determinan la región del espectro en la que tiene lugar la absorción.

La ley fundamental en la que se basan los métodos espectrofotométricos es la de Lambert y Beer y establece la relación entre la intensidad de la luz transmitida o energía radiante I y la energía radiante incidente I0 como una función del espesor de la celda b a través del medio absorbente,de acuerdo a la siguiente fórmula:

…………………..(1)
donde:
A = absorbancia
b = espesor de la celda
= absortividad
c = concentración
La ley de Lambert y Beer también establece que la cantidad de energía electromagnética monocromática absorbida por un elemento es directamente proporcional a la concentración de la(s) especie(s) que absorbe(n) y a la longitud de la trayectoria de la muestrapara un conjunto de condiciones instrumentales establecidas por lo que:

…….(2)

El intervalo de longitudes de onda consideradas para la técnica de espectrofotometría de ultravioleta-visible son las que se muestra en el espectro siguiente:

DEFINICIÓN DEL SISTEMA QUÍMICO.

Objetivo:
Determinar la constante de equilibrio de la reacción de formación del ión complejo monotiocianato férricopartiendo de la medición de la absorbancia de una de las especies presentes en el equilibrio.

Reacción química en estudio:

………………(3)

Justificación del método empleado:
El ión tiocianato puede reaccionar con el ión férrico en solución ácida para formar una serie de complejos:

(4)
O bien

Aplicando Ley de Potencias
Para la reacción directa:
Para lareacción inversa:
Como en el equilibrio las velocidades son iguales, además la constante de equilibrio se define como ke=k1/k2:

entonces

sustituyendo en base a la reacción obtenemos la constante de equilibrio:

……………(5)

Otra posible complicación química es la formación de especies hidroxiférricas las cuales son producto de la reacción del ión férrico con el agua, para evitarlo,la reacción se efectúa en medio ácido (H+). Se tiene para el equilibrio las siguientes concentraciones:

……………. (6)

Como

la ecuación se puede simplificar (debido a que reacciona muy poco), de la siguiente forma:

Sustituyendo en la ecuación de equilibrio se tiene

…………….(7)

……………(8)

Cabe mencionar que la única especie que absorbe la luz UV-VIS es el monotiocianatoférrico, por lo que será posible el cálculo de la concentración, como se vio con anterioridad la absorbancia se define de acuerdo a la siguiente ecuación.

………… (9)

donde:
A= Absorbancia determinada en el equipo
= Constante de absortividad
b = Ancho de la celda 1 cm
la concentración en

tenemos que:

donde
[Fe3+]0 = Concentración molar inicial del ión férrico
[SCN-]0 = Concentración...