variacion de la cnstante de equilibrio con la temperatura


[Título del documento]
Variación de la constante de equilibrio con la temperatura
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Extracto




1. Objetivos

Los objetivos de esta práctica eran:

Determinar experimentalmente la constante de disociación ácida de un ácido/base conjugada, ka, utilizando técnicas conductimétricas
Determinar la entalpía molar de disociación (ionización), H0ionización a partir de ladependencia de la constante de equilibrio, ka con la temperatura.
Aplicación del uso de Le Chatelier.



2. Teoría

Cuando una reacción alcanza el estado de equilibrio, será la constante de equilibro Kc quien nos permitirá conocer la relación de concentraciones de reactivos y productos. Si en la reacción interviene un ácido débil, esa constante pasa a denominarse Ka o constante de disociaciónácida.






También es necesario para esta práctica definir el concepto de disolución reguladora:
Una disolución reguladora, buffer o tampón está formada por un ácido o base débil y su par conjugado correspondiente. Esta combinación tiene la capacidad de minimizar el efecto de la adición o eliminación de H+ del medio. Cuando se agrega un ácido fuerte, la base conjugada reacciona con los H+aumentando la cantidad del ácido conjugado, pero como éste es un ácido débil, se disocia poco y el pH del medio no sufre apenas variación. Si se añade una base fuerte, esta es neutralizada por el ácido débil que se transforma en su base conjugada (más débil que la original), amortiguando el cambio del pH.Las disoluciones reguladoras son de gran utilidad para el trabajo en el laboratorio ya quepermiten monitorizar reacciones químicas o sistemas biológicos a pH constante.

Si denominamos ácido a HA y base a A-, la ecuación anterior nos queda de la siguiente manera:




Si tomamos logaritmos a ambos lados del igual y despejamos el pH ( ), obtenemos la ecuación de Henderson-Hasselbach, que nos permite calcular el pH de una disolución reguladora, conociendo su composición, o calcularla composición de una disolución reguladora de pH definido.






En esta ecuación las concentraciones de ácido y base son las del equilibrio. Como se trata de un ácido débil, cuando se añade la base conjugada, el equilibrio se ve desplazado hacia la izquierda haciendo que el ácido se disocie aún menos, lo que nos lleva a la conclusión siguiente:

[base] ≈ [base]total [ácido]=[ácido]total

[base]total y [ácido]total son las concentraciones iniciales totales de ácido y base que contiene nuestra disolución reguladora.

Existen varios métodos que nos permiten obtener de forma experimental el valor de Ka. El más sencillo es medir el pH de una disolución conociendo las concentraciones de ácido y base que la componen. También está relacionada con la energía libremolar de ionización en condiciones estándar mediante la siguiente ecuación:



Ecuación que también podemos expresar de la siguiente manera:


Asumiendo que ∆H0 y ∆S0 son independientes de la temperatura:

y


Si igualamos las dos primeras ecuaciones y operamos obtenemos la ecuación de Van’tHoff que define la dependencia de la constante de equilibrio conla temperatura:





De  acuerdo con la ecuación de van’t Hoff, si determinamos la constante de equilibrio Ka a distintas temperaturas,  al representar ln Ka frente 1/T obtendremos una línea recta cuya ordenada en el origen será (S0ionización/R) y su pendiente  será igual a (/R).

Material

Imán y agitador magnético
1 micropipeta y puntas desechables
2 vasos de precipitados (50 y100mL)
Termómetro digital
Tris (hidroximetilaminometano), forma ácida
Tris (hidroximetilaminometano), forma básica
pHmetro
vaso de precipitados 100mL
matraz aforado 100mL
vaso precipitados 500mL
matraz aforado 500mL


3. Procedimiento

Preparación de disoluciones

1) Se preparan dos disoluciones:
Disolución nº1: Tris ácido 0,01M en 500mL
Disolución nº2: Trisbase 0,5M en 100mL...