P6. Equilibrio Químico II

ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DE CHIMBORAZO
FACULTAD DE CIENCIAS
Química II
PRÁCTICA 6
EQUILIBRIO QUÍMICO II
RESUMEN
Se determinó experimentalmente la constante de equilibrio, Kc, para una reacción de
complejacion, a partir de una cantidad conocida de Fe3+ y otra que reaccionó con KSCN, se preparó
dos soluciones una al 1×10-4 y otra al 0.0025 M de 𝐹𝑒(𝑆𝑂4 )3 ∗ 7𝐻2 𝑂 , se utilizó una mezcla de
diferentes cantidades de disoluciones ( 1mL, 2mL, 3ml, 4mL, 5mL ) en tubos de ensayos así mismo
a cada uno el ellos se agregó 5 mL de KSCN.
Se analizó el comportamiento de una reacción en equilibrio y se comprobó que la constante de
equilibrio no varía numéricamente si se modifica la concentración de los reactivos.
Descriptores: Concentración, constante de equilibrio, reactivos, reacción de complejacion.
1. Objetivos
1.1 Objetivo General
1.1.1 Determinar experimentalmente la constante de equilibrio, Kc, para una reacción de
complejación.
1.2 Objetivos específicos
1.2.1 Conocer experimentalmente el comportamiento de una reacción en equilibrio.
1.2.2 Comprobar que la constante de equilibrio no cambia numéricamente si se modifica la
concentración de los reactivos.
2. Teoría
2.1 Reacciones de complejación
Son reacciones en las que un metal o ion central se une o compleja con sustancias llamadas
ligandos, formando complejos o compuestos de coordinación. Al número de ligandos que
rodean al ión central se le llama número de coordinación (García, 2004, p508). Normalmente
van desde 2 hasta 14, aunque los más usuales son 4 y 6. Se dice que un complejo es fuerte
cuando es difícil de separar al metal y los ligandos. Se dice que el complejo es débil, cuando
el complejo se disocia con facilidad. Lo fuerte o débil que sea un complejo depende de varios
factores, siendo el factor fundamental la naturaleza del metal y de los ligandos (Burns, 2011,
p167).
En las reacciones de complejación se forma un complejo, a partir de un átomo metálico
central y los ligandos.
𝑀 + 𝑛 𝐿 → 𝑀𝐿 𝑛
𝑚𝑒𝑡𝑎𝑙 + 𝑙𝑖𝑔𝑎𝑛𝑑𝑜𝑠 → 𝑐𝑜𝑚𝑝𝑙𝑒𝑗𝑜
Los ligandos más frecuentes son:
Ligandos cargados:
F: flúor Cl: cloro I: yodo Br: bromo
CN: ciano SCN: tiociano OH: hidroxo
Ligandos neutros:
H2O: agua NH3: amonio NO: nitrosilo
NS: tionitrosilo CO: carbonilo CS: tiocarbonilo
2.2 Equilibrio complejos
Las reacciones de formación de complejos suceden por etapas. Los ligandos monodentados
invariablemente se incorporan en etapas sucesivas. La estabilidad de un complejo en solución
acuosa se juzga por la magnitud de la constante de equilibrio para la formación del ion
complejo a partir del ion metálico (Simes, 2014, p235).
Las constantes de equilibrio de las reacciones que forman complejos se escriben como
constantes de formación. Así, cada ecuación se encuentra asociada a una constante de
formación para cada etapa.
La fortaleza de la unión metal-ligando nos da idea de la estabilidad de un complejo. Un
complejo será más estable cuanto mayor sea la carga del catión, mientras menor sea el radio
y mientras más orbitales vacíos tenga (mayor capacidad de aceptar electrones). Por
otro
lado, mientras mayor sea la capacidad dadora de electrones de un ligando, mayor será su
fuerza de enlace. (Baeza, 2009, p34).
𝐾𝑐 =
[𝑀𝐿𝑛 ]
[𝑀][𝐿]𝑛
3. PARTE EXPERIMENTAL
3.1 Materiales y equipos
Tabla 1
Materiales y equipos
Balanza analítica
Balón aforado
Cuchara espátula
Pera de adsorción
Pipeta
Piseta
Probeta
Varilla de agitación
Vasos de precipitación
Matraz de Erlenmeyer
Rango
220 g
100 mL
10 mL
1000 mL
10 mL
50 mL
500 mL
Apreciación
±0.0002 g
±0.10 mL
±0.10 mL
250 mL
±0.08 mL
±0.10 mL
±0.10 mL
Espectrofotómetro UV / VIS
Tubos de ensayo
Gradilla
>= 3 M
20 mL
-
<3 M
±0.10 mL
-
Creada por Moises Narvaez
3.2 Sustancias y reactivos.
Tabla 2
Sustancias
Agua
Reactivos
Hierro (III)
Ácido clorhídrico 36%
tiocianato de potasio
Sulfato de hierro heptahidratado
Fórmula molecular
H2O
Fe
HCl
KSCN
𝐹𝑒(𝑆𝑂4 )3 ∗ 7𝐻2 𝑂
Creada por Moises Narvaez
3.3 Procedimiento
3.3.1 Determinación de Kc para el sistema de tiocianato de hierro (III)
a) Preparar 4 tubos de ensayo medianos que contiene los volúmenes indicados de la
solución de Fe, ácido clorhídrico y tiocianato de potasio. Como se indica en la tabla 1.
b) Tapar cada tubo y agitar suavemente para mezclar. Déjelo reposar durante al menos 10
minutos. Este descanso periodo asegura que las soluciones estén en equilibrio químico.
c) Utilice una pipeta transferir una pequeña cantidad de solución 6 a una cubeta. Asegúrese
de que el nivel de líquido está por encima de la trayectoria del haz luminoso en el
espectrofotómetro.
d) Medir las concentraciones de hierro para cada una de las soluciones. Repetir el
procedimiento con la solución de hierro 0.0025 M.
Tabla 3
Volúmenes de soluciones para determinar Kc a 1.0×10-4M de Fe(SO4)3
Numero de tubo
Volumen
Volumen 0.50 M
Volumen 0.10 M
KSCN al (mL)
HCl (mL)
1.0×10-4M de
Fe(SO4)3 (mL)
1
1.0
5.0
4.0
2
2.0
5.0
3.0
3
3.0
5.0
2.0
4
4.0
5.0
1.0
5
5.0
5.0
0.0
Creada por Moises Narvaez
Tabla 4
Volúmenes de soluciones para determinar Kc a 0.00025 M de Fe(SO4)3
Numero de tubo
Volumen
Volumen 0.50 M
Volumen 0.10 M
0.00025 M de
KSCN al (mL)
HCl (mL)
Fe(SO4)3 (mL)
1
1.0
5.0
4.0
2
2.0
5.0
3.0
3
3.0
5.0
2.0
4
4.0
5.0
1.0
5
5.0
5.0
0.0
Creada por Moises Narvaez
4. CÁLCULOS
4.1 Solución madre
C1V1=C2V2
(0.1𝐿 × 1 × 10−4 )
𝑉1 =
= 1𝑚𝐿
(1 × 10−2 )
4.2 Preparación de las disoluciones necesarias
0.5 L solución ×
1×10−4 mol Fe(SO4 )3 ∗7H2 O
1 L solución
288.5 g
× 1 mol Fe(SO
4 )3 ∗7H2 O
= 0.014 g × 100 =
1.4 g Fe(SO4 )3 ∗ 7H2 O aforar a 500 𝑚𝐿
0.5 L solución ×
0.1 mol HCl ×
0.5 mol KSCN
1 L solución
58 g
× 1 mol KSCN = 1.4 g KSCN aforar a 100 𝑚𝐿
36.5 g KSCN 100 g Solución
1 mL
×
×
= 8.59 mL HCl
1 mol
36 g HCl
1.18 g
4.3 Constante de equilibrio de la reacción de complejación
[𝐹𝑒(𝑆𝐶𝑁)]2+
𝐾𝑐 =
[𝐹𝑒]3+ [𝑆𝐶𝑁]−
𝐾𝑐 =
[25.342]
= 101.296
[0.5][0.5]
5. REACCIONES
3+
−
2+
𝐹𝑒(𝑎𝑐)
+ 𝑆𝐶𝑁(𝑎𝑐)
↔ 𝐹𝑒𝑆𝐶𝑁(𝑎𝑐)
6. RESULTADOS
Tabla 5
Resultados experimentales de la constante de equilibrio a
1.0×10-4M de Fe(SO4)3
Numero de tubo
1
2
3
4
5
Volumen
1.0×10-4M
de Fe(SO4)3
(mL)
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
Volumen
0.50 M
KSCN al
(mL)
5.0
5.0
5.0
5.0
5.0
Volumen
0.10 M HCl
(mL)
Molaridad
del
𝐹𝑒𝑆𝐶𝑁 2+
Kc
4.0
3.0
2.0
1.0
0.0
25.324M
-
101.296
-
Creada por Moises Narvaez
Tabla 6
Resultados experimentales de la constante de equilibrio a
0.00025 M de Fe(SO4)3
Numero de tubo
1
2
3
4
5
Volumen
0.00025 M
de Fe(SO4)3
(mL)
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
Volumen
0.50 M
KSCN al
(mL)
5.0
5.0
5.0
5.0
5.0
Volumen
0.10 M HCl
(mL)
Molaridad
del
𝐹𝑒𝑆𝐶𝑁 2+
Kc
4.0
3.0
2.0
1.0
0.0
16.714 M
13.120 M
13.571 M
13.134 M
66.856
52.48
54.284
52.536
Creada por Moises Narvaez
7. DISCUSIÓN
Según nuestros resultados, encontramos las tablas 5 y 6 tuvieron una variación de errores
según el cálculo de la constante de equilibrio experimentalmente, en casos en los que la
concentración de la especie presentaba un desbalance en su coloración, FeSCN2+, es más
elevada en los volúmenes 2 y 3 de Fe(SO4)3 que de los demás , los valores obtenidos
presentan mayor discrepancia con el valor de referencia, porque probablemente para estos
valores de concentración no se cumplió los requerimientos necesarios en la práctica, estos se
vieron reflejados en la obtención de datos, ya que al momento de medir la concentración en
el Espectrofotómetro UV / VIS ,nuestros datos eran mayores al rango dado. Se recomienda al
momento de trabajar con disolución en equilibrio utilizar agua destilada y a la misma vez
darles el uso correcto a los instrumentos de laboratorio.
8. CONCLUSIONES

Se conoció experimentalmente el comportamiento de una reacción en equilibrio en su
forma compleja.

Se comprobó que la constante de equilibrio no cambia numéricamente si se modifica
la concentración de los reactivos.

Además, se determinó la constante de equilibro para una reacción de complejación

Por último, el resultado de nuestros datos nos permitió conocer como la concentración
modifica la coloración en las diluciones de una reacción en equilibrio.
9. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
9.1 Bibliografía
Baeza Baeza, J. J. (2009). El equilibrio químico. Departamento de Química Analítica, Universidad de
Valencia. Disponible en : http://www.uv.es/baeza/equili.html
Burns, R. A. (2011). Fundamentos de Quimica. México: St. Louis Community College - Meramec.
Marín García, M. L. (2004) Bases químicas del medio ambiente: manual de laboratorio. Página 41.
Disponible
en
Internet
https://books.google.es/books?id=Mp
HKeeRzbAC&lpg=PA43&ots=dZkyCzkDTl&dq=constante+de+equilibrio+hierro+sulfocianu
ro&pg=PA46&hl=es#v=onepage&q=constan
Simes,
L.
E.
(2014).
Fundamentos
https://ebookcentral.proquest.com
Torres,
C.
S.
(2015). Química:
https://ebookcentral.proquest.com
de
Prácticas
química
de
general.
laboratorio.
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10. ANEXOS
10.1 Diagrama del equipo
10.2
Figure 1 Tubos de ensayo
Figure 3 Grupo de trabajo
Figure 2 Balanza analítica
Figure 4 Instrumentos de laboratorio