ley de acción de masas

EQUILIBRIOS EN SOLUCION
SU HISTORIA…
¿PORQUE ES IMPORTANTE EL ESTUDIO
DE
LAS REACCIONES EN SOLUCION?
El estudio de los sistemas en equilibrio
suministra un marco de referencia simple que
permite proponer conclusiones acerca del
comportamiento de situaciones en las que se
producen cambios químicos
En una reacción química las especies
involucradas se pueden encontrar en cualquiera
de los estados de la materia posibles para las
condiciones a las cuales se produce la reacción;
y se alcanzará una condición estable entre las
especies presentes que es denominado estado
de equilibrio. La representación mediante una
ecuación química es:
y la correspondiente condición de equilibrio será:
en donde ai representa la actividad de cada
una de las especies en equilibrio y es una
propiedad que depende de las condiciones
energéticas del sistema bajo estudio.
Siglo XIX
En un principio se supuso que las
reacciones rápidas eran las reacciones
completas.
Sin
embargo,
pronto
se
comprobó que ambas cuestiones eran
independientes; el grado en que se
completa una reacción está determinado
por su constante de equilibrio (un concepto
introducido en 1864 por los químicos
noruegos Cato Maximilian Guldberg y Peter
Waage), mientras que la velocidad de
reacción está determinada por el grado de
contacto entre los reactivos, la presencia o
ausencia de catalizador y otras variables.
Guldberg, Cato Maximilian (1836 - 1902).
Matemático noruego. Profesor en la
Universidad de Oslo, realizó destacados
trabajos sobre termodinámica de sistemas
complejos. La regla de Guldberg
establece que, en escala absoluta, el
punto de ebullición es el doble o el triple
que la temperatura crítica. Junto con Peter
Waage, enunció la ley de acción de
masas.
Waage, Peter (1833 - 1900).
Químico noruego. Profesor en la
Universidad de Oslo, formuló junto con
Cato Maximilian Guldberg la ley que
determina
la
influencia
de
las
concentraciones
de
las
sustancias
químicas en las reacciones reversibles,
conocida como ley de acción de masas.
Cato GULDBERG Y Peter WAAGE´S
1864
LEY
EXPRESION MATEMATICA
para una reacción reversible en
equilibrio, existe una relación
determinada de concentraciones
de reactivos y productos que
tienen un valor constante, K.
“Ley de Acción de Masas”
Jacobus Herndricus Van´t Hoff
Químico holandés; nacio
en
Rotterdam el 30 ag. 1852 y murio en
Steglitz (Berlín) el 1 mar. 1911
1886
Se dedicó con entusiasmo al estudio de problemas termodinámicos,
publicando numerosos trabajos, entre ellos varios referentes a la
ley de acción de masas, y se dirigió en especial al estudio de los
problemas que presentaban las soluciones diluidas, mostrando en
1886 que las leyes que regulan el comportamiento de los gases
son seguidas igualmente por las soluciones, ya que las moléculas
disueltas se comportan en el disolvente de igual forma a como las
moléculas gaseosas lo hacen en el espacio, la que explicaba los
fenómenos de presión osmótica.
Wilhelm Ostwald
(1853-1932), químico físico alemán,
premiado con el Nobel, se le considera
uno de los fundadores de la química
física moderna. Nació en Riga (Letonia)
y estudió en la Universidad de Dorpat
(hoy Universidad Estatal Tartu).
En 1909 fue galardonado con el premio
Nobel de Química por sus estudios sobre la
catálisis
y
sobre
los
principios
fundamentales
que
gobiernan
los
equilibrios químicos.
Ostwald es conocido, sobre todo, por sus aportaciones en e
campo de la electroquímica, así como por importantes
estudios sobre la conductividad eléctrica y disociación
electrolítica de los ácidos orgánicos.
Ostwald formuló la ley de la dilución que lleva
su nombre y que rige los fenómenos de
disociación en las disoluciones de electrólitros, y
descubrió un procedimiento de preparación del
ácido nítrico por oxidación del amoniaco
También propugnó una nueva teoría del color
y defendió la normalización de los colores,
creando en Dresde un laboratorio destinado a
su estudio (1920).
Svante August Arrhenius
Químico sueco nació en Wijk,
cerca de Uppsala (Suecia) el 19
febrero de 1859. Murio en
Estocolmo el 2 octubre 1927.
1881, el Prof. Edlund le propuso el estudio de la
conductividad en
electrólitos, lo
que
verificó,
presentando en 1883
su tesis doctoral Recherches
sur la conductibilité galvanique des electrolytes.
Su tesis doctoral (1884) trató de la conducción
eléctrica
de
las
sustancias
disueltas
(electrólititos), en la que estaba el germen de su
teoría de las disociación electrolítica, según la cual
las las moléculas de los electrolitos se disocian en
dos más iones, de los unos (los cationes) son
positivos, y otros (los aniones) negativos.
En particular, cierta proporción del agua se disocia
en un ión positivo de hidrógeno y otro negativo, el
hidróxido (OH).
Los ácidos, al disolverse, aumentan la proporción
de ión hidrógeno, mientras las bases aumentan la
de hidróxido.
La fuerza del ácido o de la base depende de la
concentración de estos iones.
La teoría de Arrhenius no fue comprendida por
sus compatriotas, que le concedieron a su tesis
la
calificación
mínima
y
discutieron
ardientemente sus hipótesis.
Sin embargo, importantes químicos extranjeros,
como Ostwald, Boltzmann o Van´t Hoff le
apoyaron y le ofrecieron trabajo, lo que aumentó
su prestigio en Suecia, donde le contrataron
sucesivamente como profesor en la Universidad
de Upsala (1884), en el Instituto Real de
Tecnología de Estocolmo (1891), y como director
del Instituto Nobel de Fisicoquímica, creado para
él (1905).
Además en 1902) se le concedió la medalla
Davy de la Royal Society de Londres, en 1903
el premio Nobel de Química y en 1911 la
medalla Willard Gibbs en los Estados Unidos.
Posteriormente, Arrhenius estudió la velocidad de las
reacciones químicas, demostrando una ecuación
(propuesta originalmente por Hood, pero hoy
conocida como ecuación de Arrhenius) que liga la
tasa de reacción con la temperatura absoluta
TRABAJOS CONJUNTOS
Ostwald en combinación con Guldber y Waage´s
determinaron la constante de disociación de un
ácido
monobásico
empleando
medidas
conductimétricas
En 1889 reportaron los valores de Ka para la primera
etapa de disociación de 216 ácidos carboxílicos.
Arrhenius también determinó la constante K1 para
los ácidos fórmico y acético. Sus
resultados
permitieron calcular la concentración libre de H+
en soluciones que contenían la correspondiente sal
de sodio.
Alfred Werner
(1866-1919), químico suizo
El nombre de Werner siempre se
asociará con la Teoría de la
Coordinación que él estableció y
con su trabajo en las relaciones
espaciales de átomos en la
molécula, o sea, los fundamentos
que puso en el trabajo que hizo a
los 24 años para su tesis del
doctorado en 1892. En este
trabajo formuló la idea que, en los
numerosos
compuestos
de
nitrógeno tetravalente, las tres
valencias del átomo de nitrógeno
se dirigen hacia las tres esquinas
de un tetraedro, la cuarta esquina
es ocupada por el átomo de
En 1892 comenzó a publicar varios
trabajos
sobre
los
complejos
inorgánicos e introdujo el concepto de
lo que denominó valencia secundaria.
Preparó una gran variedad de estos
compuestos, algunos de ellos con
actividad óptica
En 1891 había publicado en un Journal (revista de
divulgación científica) donde expuso su teoría con la
que sustituyó la concepción de Kekulé de la valencia
constante al introducir la idea de que la "afinidad" es
una fuerza atractiva ejercida desde el centro del átomo
que actúa uniformemente hacia toda su superficie.
En 1893 declaró, en un Journal sobre
compuestos minerales, su teoría de valencia
inconstante, donde según él, los compuestos
moleculares inorgánicos contienen solo
átomos que actúan como núcleos centrales
alrededor de los que se coloca un número
definido de otros átomos, radicales u otras
moléculas en un modelo simple, espacial y
geométrico. El concepto que expresa el
número de átomos que rodea un núcleo
central fue llamado por Werner número de
coordinación
En 1913, el año en el que recibió el Premio de Nobel en
Química, ya padecía arterioesclerosis y ya por 1915 esto
lo llevó a perder el interés por sus conferencias en
Química y en 1919 tuvo que dejar su Profesorado. El 15
de noviembre de 1919, murió a la temprana edad de 53
años.
1902 Bodlönder
Empleó el método del medio iónico para
el estudio de la formación de complejos
El estudió el sistema CuCl en solución de KCl y
determinó la constante de estabilidad β2 del CuCl,
midiendo la concentración libre de los iones Cu+
usando un electrodo de cobre, la especie predominante CuCl2-
1915 Niels Bjerrum y J. Bjerrum 1941
Encontraron un método general para la
determinación de constantes de formación
de complejos
Niels, estudio el sistema Cr(III)-tiocianato,
el cual fue publicado en 1915,
reportando las especies Cr3+, CrSCN2+, ….Cr(SCN)63y sus respectivas
constantes de equilibrio K1, …..K6.
1941 Jannik Bjerrum
Con el descubrimiento del electrodo de vidrio y
la facilidad sustancial de medir el pH, Jannik
tuvo la idea de estudiar sistemas complejos en
equilibrio pH-metricamente. Añadió ligandos a
una solución ácida de iones metálicos y
mediante medidas de emf
Uso ligandos monodentados y polidentados
como policarboxilatos y poliaminas
Empleó el método del medio iónico para e
estudio de la formación de complejos
1941 Leden
Desarrollo métodos matemáticos para el
tratamiento de datos experimentales de
sistemas en equilibrio
Logra medir potenciales en equilibrio del
sistema Halógeno-Cd(II) y determina las
constantes de estabilidad de los complejos
formados
Padres de la Química Moderna
en disolución
Martell
Schwarzenbach
Sillén y col.