LCB II Manual

LABORA丁ORIO DE CIENC!A BAsICA II
SEGUNDO SEMESTRE
UNlVERSiDAD NACiONALAUTONOMA DE MExICO
FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES ZARAGOZA
AUTORES:
QUM. JORGE RIVAS MONTES
I・ Q. ENRIQUE GIしFLORES
I・ Q EDUARDOしOYO ARNAUD
QUIM. PATRICiA FUENTES VELAzQEZ
Q. F. B. GEORGINA ROSALES RiVERA
M" en C. FEしIPE VAzQUEZ GUTIERREZ
QU帆IMELDA VEしAzQUEZ MONTES
Q. F. B. GERMÅN RAMIREZ MEDINA
LABORATORiO DE CIENCIA BÅsICA
Segunda edici6∩
2008
Te「cera 「eimp「esi6n
2013
麗轟
UNlVERSIDAD NAC‑ONAL AUTONOMA DE MExICO
FACULTAD DE ESTUD‑OS SUPERIORES ZARAGOZA
EL PRESENTE MATERIAL DIDÅcTICO ELABORADO POR DlVERSOS PROFESORES
DEL LABORATORIO DE CIENCIA BÅsICA, ES UNA RESPUESTA A LAS NECESIDADES
DE LOS ESTUDIANTES.
EL CONTENIDO DE CADA UNIDAD ES
しA BASE PARA
しA COMPRENSI6N Y
REAしIZACION DE LAS DIFERENTES ACTiVIDADES DESTiNADAS A」 ALUMNO; QUIEN
ADEMAS CONSULTARA uI BiBLIOGRAFiA CORRESPONDIENTE PARA FORMAR UN
MARCO DE CONOCIMIENTOS RESPECTO A LOS EXPERIMENTOS DE CADA UNIDAD.
Q. F. B. GERMÅN RAMiREZ MEDINA
Dr. FELIPE VÅzQUEZ GUTIERREZ
CONTENIDO
P
GENERAしIDADES
1
1
.1nt「oducciOn
2,巨icu「so
30b
.1eIVOSgene「ales
t●
4M●
.ate「IaIdIdactiCO
′
2
3、
d
.eCnICaSeiabo「atoriO
4
8M(
5
9ReglamentoId
generaeIabo「ato「IO
aSaCCiOneSnOPe「mitidas
2
6巨
7丁
.ae「laldelabo「ato「IO
2
5丁b
・raaJOdelabora(o「IO
.vaIuacIOn
1
IDeI
5
6
.Deloscambiosdeg「upo 用DI
6
6
.eaasIStenCIa
iVDi
.eusodeIasinStalacIOneS
VDeltb
「aaJOene=abo「atoriO
.epedIdode「eactIVOS
.eCaZOdeInforme
.
a「IOS
6
ViDI
ViIDI
.eP「eStamOdemateriaI
.eaevaIuaci6n
6
8
∨用Dl
IXRh
XV●
7
8
8
9
10
G
UNIDAD:CAしORIMETRIA
11
12
1.Objetivosintemedios
2.1nt「oducci6n
13
3.CaIo「ytempe「atU「a
13
3.1.CaIo「
13
3.2.PIOPagaCi6ndelcaIo「
13
3.2.1.Conducci6n
14
3.2.2.Conveccj6n
15
3.2.3.Radiaci6n
∴1了;
3.3.Temperatu「a
3.3.1.Deteminaci6ndelatempe「atu「a
3.3.2.Escalaste「momet「icas
4.Calo「ycambiosdeestado
5.CaIo「espec緬coycaIo「fa
6.Ecuacioneste「moquimicasyしeydeHess
6工Calorde「eacci6n
6.1.1.CaIo「decombusti6n
6.1.1.1.Procesodelacombusti6n
6.1.2.Calo「deneut「aiizaci6∩
6工3.CaIo「dedisoiuci6n
7.EntalpiayEne「gialnte「na
8.Calorimet「ia
8工Calo「imet「OS
8.2.Tiposde∞Io「imet「OS
18
19
20
23
24
25
26
27
27
29
31.
31
34
34
36
十Eje「Cjcios「esueltos. 10A
.PenICe
11PII
d
十9
l58
.roOCOOdeIosexperlmentoS Experimentol‥Calibracj6ndeuncalo「imetfo Expe「imento2:CaIo「dediso‑uci6ndelCa「bonatodeSodio
l66
67
68
a
XPe「lmentO3.Detem‑naC'6ndeIca‑o「deReaccj6n
69
(des∞mPOSici6n)deIH2O2.
12.ProbIemarlO
70
13.BlbIIOg「afIa
UNIDADVi・E .QU旧BRIOQUMICO
qul=b「IOqUImICO
74・
且●
○
76
bJetIVOSlnte「medlOS
1.Int「oduccIOn
.quIIIb「IOquimICO
77
2E
78
3」dA
薫薫器tedeEqu・lIb「IOl 6P
.「inCIPIOe.LeChate=er‑Braun
.aCO「eSquealte「anelEqu‑lIb「一OQuIm‑CO
75
79
84
dH
80
7F(
85
71Ef
.eCtOdeIoscamb‑OSdeco=Cent「aCj6nenlacondicj6nde
84
85
85
e
..EfectodeloscambIOSdep「esi6ne=lascondicionesde
86
equ帥brio
7.3.Efectodelos∞mbiosdetempe「atu「aenlascondiciones
87
deeqし冊brio
8.ProductodeSoIub描dad
87
8.1.ApIicacionesdelP「oductodeSolubiIidad
89
8.1.1.Pa「acaIcuIa=asoIubiIidaddeunelectroIitoaIa
89
concentraci6ndesusionesenunasoIuci6∩
satu「ada
8.1.2.Pa「ap「edeci「lascondicionesbajolascuaiesse
90
Puedefoma「unp「ecipitado.
8.1.3.Pa「ap「edeci「Iascondicionesbajolascualesun
92
sdidoeIect「oIitopuedese「disuelto
8.1.4.Formaci6ndeuneIect「olitod台biI
93 i
8工5.Fomaci6ndeionescompIejos
93
8.1.6.Po「cambiodevaienciadeunidndeunproceso
94
deoxido「educci6n
9.EfectodeilonComun
94
10.EfectoSaiino
97
11.Eje「CicIOS
97
Expe「imentol‥Eqし両b「iohomogeneo
100
Expe「imento2:Equ帥b「iohete「OgeneO
101
Expe「imento3‥A=alisisdecationes
102
13.P「obIemarIO
103
14.BibIiog「afia
108
iUNIDADV‑l:ANALIS‑SQUIMICODEしAGUA
甲一SISquIm'COde‑agua
ObjetlVOS
110
109
110
110
甲u竺
ITrab竺Iabo二°
lOb」etlVOS
O
111
nt二OS
1.1ntroduccIOn
111
113
il13
Il.2E‑aguaenIanaturaleza
114
Il.1.Elagua
Il.3Fuentesdeabastecimiento
ll.4.AguapotabIe
115
‖16
十17
Il.5.Aguaneg「a
2.AnailSISdelagua
l3
Toma.demuest「a
l4
Expe「
117
118:
mentOS
118l
I4・1Expe「ImentOl:Determjnacj6ng「avjm軸cadesu‑fatos
118
l42Expe「一mentO2:A‑cali…dadenagua
120
l4.3.Expe「lmentO3:Ca‑cioymagnesioenagua
120
4.4.ExperImento4‥CIo「u「ose…namuest「adeagua
121
l5P「oblema「iO
122
6.BIbilOg「afia
126
GENERALIDADES
Jorge Rivas Montes.
P「of. de tienpo completo.
1. 1NTRODUCCION.
Pa「 llegar a le ve「dad, tenemOS treS Caminos p嘩:ほobservaci6n de la naturaleza, la
reflexi6n y le expe面nentac博n. La observacめn 「e∞ge los hechos,ね「e¶exien tos csombina y
eI experimento verifica les 「esuItados de le combinaく殖m"
Denis Diderot
(1713‑1784)
Con este labo「atorio, Se ∞nCluye la p血〔era etaPa del ap「end zaje de les princ直ios de los
m6todcrs de lebo「atorio para Quimica Ino「ganica y Fisicoqu血ica que se inicio en el
Laborato「ie de Ciencia Basiea I y a su vez, Se COntinua「急∞n el ca「acte「 formativo de la
etapa te6ricoi)raCtica de … Iabo「ato高o que sirve de int「oduccien aぬp「actica p「ofesional y
en eI que di(lacticamente, eSfan integ「adas experiencfas que irNOIucran a ‑Ia Quimiea
inorganjca, y a息Fisieoquimica. Asirnismo, eSte laboratorio servi胎de plataforma para
estudfa「 P「Oblemas te6ri∞‑P略cticos de Quimica Orgchiea que se tratafan en eI siguiente
Laboratorio de CieI↑Cia Basica川.
La coiumna vertebral de este Labo「ato「ie continua siendo eI metodo expeTimental y el
ap「endlizaje se planteara a traves del m6todo maye蘭∞ y heu「isti∞・ Entendido
el primero
COmO eI aprendieaje guiedo po「 P「eguntaS id6neas que conduzcan al descub「irniento causaI
dei fen6…enO eStudiado. EI segundo (el heuristico), COmPrendido como el m軸O qUe POne
aI estudiante en la posiei6n de un investigado「, eS deci「, descubrir por si mismo, dentro de lo
POSible y hasta donde el experimento to pemita. tos con∞PtOS, leyes, etC., en luga「 de parti「
de eiIos. Lo anterior sienifica que, ei expe面nento seral el generador de conocimientos
emp師cos , PO「que la p「actiea se teoriza y la teo「ia se practica.
Es pertinente hace「 hincapie en que el Labo「atorio de Ciencie Basica =, CumPie una funci6n
di∞t6mica 「especto a las asisnaturas te6ricas, dado que en aゆnas unidades senIira como
anteced飢te y en Otras ∞mO COnSeCuente de elIas. La p「imera situaci6n sゆ1ifica que en
deteminadas unidades, se eStudiaran a也unos temas p「irneramente en e=aborato「fo, ∞mO
SeねeI caso dei Equ帥b「ie Quinieo en tos que se adqu油ran …a Serie deconocimientos a
Prie「i que POSte「iormente se略n reafirmados, Por ejempto, en la unidad V de Fisicoquimicaし
しa segunda (COnSeCUente), quiere deci「 que primero o pa「alela…ente̲ a=aborato「ie, Se
estudlfarかtemas en aゆuna asienatura de teoria. 「eIacionados con ciertos temas de L C. B.
町b que ac「ecenta「a eI ap「endieaje cuando en e=aboratorie se =eve ei terreno de la p「axis.
Se tiene como ejempIo que en la asismatura de Quimica i, Se eStndie una int「Oducci6n a la
Termoquimiea en la unidad = y en Fisic印uimica I, CaSi paralelamente a=aborato「io, Se
estudia「an e「=a unidad冊t6picos refe「entes a la Tem10dinamica, P「OCeSOS Te「modinamicos
(entalpia) y Termoquimica (Ca涌metro, Cambio de entaIpia en reaccIOneS, caIo「 sensibIe.
etc.)
9
EI Labo「atorio de Ciencia Basi∞ II・ eS u旧aSignatura te6「ico‑P「acticate observaci6n y
eXPe「imentaci6∩・ entendida 6sta como la asignatu「a po「 la que eI estudiante puede log「a「
SOluciones a les p「obIemas pIa=teados en e‑ campus expe「imental' PerO Siemp「e
enma「Cadas dentro de Ios conocimientos adqu朋os en ‑as mate「ias de t∞「ia o en los
derivados del expe「imento' POrque eSte eS tambie∩ generador tanto de experiencias
P「aCticas como de conocimientos. Asi este ‑abo「ato「io propicia la rea‑izaci6n de t「abajos
eXPe「imentales en Ios que el estudiante observa' 「eflexiona・ fomu‑a hip6tesis, eXPerimenta,
Critica・ discute言nterpreta y descubre ∞nOCimientos y t6cnicas, guiadas p○○ Ios Iineamientos
del metodo expe「imentaI.
しa asignatu「a consta de lO creditos y se l‑eva diahamente dura=te dos horas, Io que ha∞ Un
to(al de lO ho「as.' a ia semana. E‑ tipo de ense範…Za eS activa y no se imparti「an cIases
OrtOdoxas' Sino que cada …idad se revisa「an aIgunos temas siguiendo ‑os Iineamientos que
La mate「ia es impartida por profesores de diferentes disc榔nas cien胴cas y cada g「upo se
divide en cuat「o subgrupos・ lo que pemite a ‑os p「ofesores atender mejor a Ios alumnos.
3 OBJETIVOS GENERALES二
1.‑ Reiacione y apIIque los conocimje=toS adquiridos en 'a teo「ia al efectua「 su t「abajo
P「aCtico en e=aboratorio.
2. identifique ios pr‑nCIPios generaIes que 「igen eI comportamiento de los fen6menos
SOmetidos a estudio.
3.‑ Desarro=e:
3. 1. un? metOdoIogia de t「abajo al 「eaIiea「 10S eXPe「lmentoS en eI labo「ato「io.
3 2. su hab舶ad cientifica pa「a djseha「 expe「jmentos en eI laborato「io.
3.3・ Su habilidad p「actica en Ia bdsqueda de info「maci6n b輔og「afica.
3.4. sus dest「ezas manuaIes ai maneja「 e‑ material,印uipo, instrumentos y sustancias
P「OPias de cada expe「imento.
4.‑ Acrecie=te Su inte「6s o motivaciones po「 eI t「abajo expe「imentaI en eI Iabo「ato「io.
5.‑ Vaiore ia jmportancia deI t「abajo p「actico en su fomaci6n tecnico cientmca.
MATERIAL DIDÅcTICO
E而ate「ial didactico deI Labo「ato「io de Cie=Cia Basica冊a sido elaborado como una guia
introducto「ia a temas que se IIeva「an a la pfactica en e。abo「ato「io
que se estudien en ei cu「so te6rico co「respondiente.
Sea anteS O despues de
Por Io tanto, eI materiaI didacti∞ no Pretende sustitui「 en ning血mome=tO a ios lib「OS que
t「atan con mayo「 p「ofundidad aIgunos de esos temas.
Las unidades de que ∞nSta eI Laborato「io son tres:
Unidad V, Temodinamica (caIorimet「fa)
Unidad Vl, Equilibrio Quimic○
Unidad V=, P「OyeCtO
Cada unidad consta de:
a) Nomb「ey n心me「O de la …idad.
b) Lista de contenido, en la que se Iistan los胎minos y conceptos de que consta Ia
unidad.
c) Objetivos que gufan aI estudiante en la ap「ehensi6n de 10S COnOCimientos cuyo
Iog「o se p「etende con Ia unidad.
d) lntroducci6n en la que se justifica y pIantea eI pano「ama generaI de Ia unidad.
e) Desar「o=o de 10S temaS, en eI que se exbone de una foma sucinta el contenido
te6「ico de la unidad.
f) Eje「cicios pa「a que eI estudiante tenga川na guia hacia la resoIuci6n de p「oblemas
COmO techcos de apiicaci6n.
g) Expe「imentos, Parte meduiar de la …idad, en la que se da eI tituIo deI
expe「imento, los objetivos, aCtividades y b鞘ografia conc「etas pa「a desa「「O=a「
COr「eCtamente eI experimento.
La unidad V, Te「modinamica (calo「imet「ia), Se emP「ende ei estudio de la coIonmetria
expe「Imental y a trav色s de e‑Ia se p「etende fam‑1ia「iza「 a。ecto「 COn la deteminaci6n de los
cambios ene「geticos y la fo「ma de cuantifica「los.
La unidad VI, e‑ EquiIib「io Quimico, Se eXPOne en foma gene「al e=ema que aba「Ca
equiIib「ios quimicos en sistemas homogcheos' heterogeneos巾aiiza co…na aPIicaci6n aI
analisis quimico cualitatlVO.
Con la unidad V=, P「oyecto 「efe「ente al agua, Se t「abaja「a de ser posibIe con un p「ObIema
「eaI, enCaminado a血st「a「 …a Se「ie de tecnicas p「opias del an訓sis cua=titativo y a su vez
se introduzcan a temas como la g「avimet「ia y volumetria que son de ta=ta utiIidad pa「a ei
Bi6logo,eIQ. F. B.yel上Q.
5.‑ TRABAJO DEしABORATORIO
En ei Labo「ato「io de CIenCia Basica =. lo que se busca, nO eS la t「ansmisi6n de
conocImientos en fo「ma t「adicionai ni la expe「imentaci6n
蛙は塗", Sino fomenta「 una actitud
cientifica, eS decir. observa「, eXPe「imenta「 y describir con p「ecisien los fen6menos; a 「aZOna「
a partlr de =n COnjunto de hechos y datos; a infe「i「 y extrae「 conclusiones de las
剛
Observacio=eS. Po「 io tanto
Io mas importa=te nO eS ‑a 「etenci6n de res=ltados, Sino la
COmPrenSi6n e interp「etaci6n de eiIos.
Pa「a log「ar 10 anterior
Sera meneste「 trab垂「 ∞n la guia metodo‑6gica mostrade po「 eI
m6todo expe血ental. No esta po「 dem泰' ha∞「 hincapie en que un expe「imento debe se「
reProducibie y exacto' Io cuaI se ‑ogra una vez dominada y depu「ada la tecnica. Esto es
PartieuIamente importante en e‑ caso de la unidad V・ Asi mismo, eS importante el uso de
testigos o blancos que permitan ∞nfima「 ‑a p「esencia o a=SenCia de alg…OS eIementos
COmO Se eStudia「a en la …idad VI y Vlし
Po「 taIes motivos' el trabajo de iabo「atorio se ve「a desde ‑a siguiente 6ptica:
a) Revisi6n y discusi6n de Ios o鴫twos, tantO de cada tema, COmO de Ios
expe 「im entos.
b) Investigaci6n b酬Qgr到ica de los p…toS de las actividades,
C) Discusi6n de las actividades.
d) Discusi6n dei pIan de trabajo.
e) Realizacj6n deI experimento.
f) Ent「ega de=nforme.
g) Discusi6n generaI de la unidad.
6・‑ EVAしUACION
Pa「a evalua「 el profeso「 「euni「a evidencias de los ap「endizajes Iogrados po。os alumnos,
empIeando Ios siguientes inst田mentOS:
1.しista de cont「oI de actividades
50 %
2. lnforme escrito
20 %
3. Exame= ParCiaI
30 %
Co= fa lista de cont「ol de actjvidades・ Se eVa‑ua「a todo Io concemiente a‑ t「abajo p「actico
eStO InCluye' entre Ot「aS COSaS言a apIi∞Ci6n del m6todo expe血enta=a limpieza (antes,
du「ante y despu6s) de cada expe血ento, el conocjmie=tO te6rico aplicado o gene「ado en eI
expe「jmento' la discusj6n de Ias actividades partieulares de cada experjmento, etC.
En e。nforme esc「一tO, Se eVaI。a el expe「imento individuaImente en t台「minos de su contenido,
destacando de eIIo eI 「esume=, la discusidn y Ias concIusjones.
La eIabo「aci6n del info「me sigue ‑os ‑ineamie=tOS de un artic=lo cient雁o y ademas inc一=ye
anteS de la b酬og「afia' … PequeFio apartado que involuc「a eI costo del expe「imento.
La eval=aCi6= Se COmPleta con e‑ examen pa「cla一; en eSte' e1 75 % de las p「eguntas tiene
reiac面d'「eCta COn Ios experimentos 「ealizados y e1 25 % 「estante con alg…OS COnCePtOS,
PrOblemas y aspectos de Ia teo「ia.
】2
7.‑エEcNICAS DE LABORAroRro
Para
∞mPIeta「 el cido referente a tos m6todos be Iaboratorio, Se tOma「an
∞mo
antecedentes tos ap「endidos en el lebo「atorio anterio「 y se ∞nClui「a ∞n:
a) Determinaci6n de pH.
b) P「ecipitaci6n.
C) TituIacめn.
d) Determinaciones de caIo「
e) Reacciones de identificacien.
f) Toma de muestras.
g) Determinaciones g「avimet「icas.
h) Determinaciones volumetricas.
Los mctodos aprem闇os en eI Laboratorio de Ciencia Basica l, Se eX向ifan como 「equisito y
se califiea「an como bien o ∞mO maI, SObre todo el uso de la bala=Za. AI 「especto, Cabe
acfara「 que de e"as existen diferentes t吟os. por b que si no ∞rro∞ ∞mO Se uSa, Se
∞nSulfafa eI manual de ope「ac治n o se le dira aI p「ofeso「 en turno para evita「 cuak]uier
COmPOStura.
℃‑ MA丁ERIAL DE LABORATORIO
El ∴alu…O, debera p「oveerse, anteS de inieiar el trabajo practlco de laboratorie, deI materfal,
utiles y accesorios indispensables para e1 6ptinro desa町O=o deI trabajo experimentai. A
COntinuaci6n se menciona parte deI mismo.
●
1Bata
●
1 Term6metro
o I G「ad剛a
●
'
●
1Embudo
1 Pisetade250ml
PapeI pH con escaぬcroma面ca y …me面ca
・ Pape=i旧。
. 10 F「ascos amba「de 30mI con gotero
・ 1 Es∞bilton y accesorios para fa iinlPieza
. Accesorios dive「sos como etiquetas同jeras, dete「gente, etC.
Pa「a cuakluie「 aclaraci6n, COnSUIta「 aI p「ofesor.
9.‑ REGLAMENTO臆皇ENERAL DE LABORATOR坦
Bajo este 「ub「o se encuentra=一as diferentes accjo=eS que Pemiten optimizar e‑ ap「endizaje
mediante el uso adecuado de las insta‑aciones en el ‑aboratorio y de ios 「∞u「SOS fisicos
(equipo言nstrumentos, material y 「eactivos),
l. E2E上AS ACCIONES NO P駅MITIDAS
l. SoIicjta「 mate「iaI de Iabo「atorio a ot「os interlaboratc涌os.
2. T「abaja「 fue「a de ho「ario y en otro Iabo「atorio.
3. Come「了uma「 e ingerir bebidas de cualquie「 indoIe dentro del Iabo「atorio.
4. Tira「 desechos en los canaies o vertederos.
5. Realiza「 expe「imentos sin autorizaci6n y aseso「ia.
6. AIma∞na「 reactwOS O SuStrae「‑os para uso p「opio.
7. Queda「se con materiaI sin autorizaci6n deI p「ofeso「.
8. Solicitar 「eactivos sin la auto「izaci6n de‑ p「ofeso「 y en e‑ momento mismo de 「eaIizar
Un eXPerimento.
9. Hace「 anotaciones en pedazos de papei.
1 0. Pema=e∞「 en e。aboratorie 「eaIぬndo cosas ajenas a Ios expe血entos.
=・ E2E LOS CAMBIOS DE GRUPO
l. No es posible hace「 cambios extraoficia‑es ni de aseso「 ni de grupo.
2. Los cambios de grupo se t「amita= en Servicios Escolares en e‑ pe「iodo destinado pa「a
estefin.
冊・ E2EしA ASISTENCIA
l. Existe …a toIe「ancia pa「a Ia ent「ada al labo「atorio de lO minutos ∞mO maXjmo.
2・ Ser‑c前side「a「a como 「eta「do一一a ent「ada a=abo「atorio despues de la toIerancia
estipuIada.
3. Por cada t「es 「eta「dos, Se COmPutarfuna faIta.
4. Se 「equie「e … 90 % de asiste=Cia pa「a pode「 p「esenta「 cua‑quje「 eva‑uaci6n (excepto
la ext「ao「dinaria).
IV・旦EL USO DE LAS INSTALACION墜
1 Es responsab胴ad de todos cuidar ‑a conservaci6= y P「eServaCi6n de Ias
instaIaciones del ′abo「ato「jo,
2. Los profeso「es que trabajan e……iso labo「atorio' eStan auto「izados a 「ep「ende「 a
Ios alumnos que cometan desmanes y hagan maI uso de Ias instaIaciones.
3. Los Iaborato「ios son luga「es de t「abajo y no de reuniones sociaIes.
14
∨. DEL TRABAJO EN乱LABORATORiO
l. Nunca escndarse en b que dicen o hacen Ios demas, Para justificar sus actos・
2. Usar las medidas de seguridad mas adecuadas, de acuerd。 COn Cada experimento,
Para eVita「 accidentes.
3. Antes de i=ieia「 cualquier experimento, se debe「a11 investiga「 Ias propiedades ftsicas,
quirnieas y toxicas de cada sustancia que vaya a emplea「一aSi como as medidas para
prevenir accidentes y prestar lce prime「os aux梱es a u= nivei tai que se este
cLaram飢te en COndicienes de actしIar ∞n P「OPjedad飢Cua申uier eventualidad.
4. Para poder real屯a「 un expe面nento. este debera ser 「evisado y autorizado por eI
P「Ofeso「.
5‑ EI no cump旧con las actwidades senaIadas e= bs p「OtO∞toS de cada expe「irnento y
las indieadas por el p「ofesor, amerita mala nota y dependiendo del ndme「O de 6stas
no podra ac「ed船「 le lista de controI o control y hasta eI expe「irnento mismo y por
ende el cicIo de Laborato「ie.
6. No usa「 Ia linea de vac博Dara SeCa「 el mate「fal.
7. Para usa「 co「rectamente eI vacio, Siemore se ∞繭ur胞t「ampa (COn meZCla
frigorifica o sucedanea) entre el sistema y l紺hea de vacio"
8. La baIanza analltica debe empiearse excIusivamente ouando se 「equiera pesar
Cantidades cuyo peso no exceda de l g「ame.
9‑ La pe「sona que maurate o haga maI uso de Ia baIanza analitica sera 「eprobado
automaticamente.
10.Para hacer uso co「recto de la baIanza analitica es indispensable usa「 Siempre Io
Sゆu冶nte:
10 1. B「ocha pequefta
lO 2. Recipiente pera pesar (Vidrie de retoj o sustitしto id6∩∞ y nO Un Pedazo de
papeI).
10.3. Espatula peque臼a.
104.しib「eta paraanota「.
10.5. T「apo para asea「el area de la balanza antes, dura=te y despu6s de pesar
= Cuando se observe que un equ小O O instrumento que no funciena bien, aVisa「 de
Inmediato aI p「Ofeso「. No trata「 de 「epara「io
12.Por ning血motivo, deberan pemanece「 bs aiumnos en los lebo「atortos' urほVeZ
terminado ei periodo de inst田CCi6∩.
13.Todo apa「ato e脚co que no se use roalanza, eStufa, eXtraCtO「, CamPana. etC・)
debe「a ser desconectado.
14.La =mpieza de=uga「 de t「abajo debe se「 「ealieada antes, du「ante y despu全s del
experimento.
15.En caso de accidente, 「eCurri「 de inmedfato aI firral dei edificie A‑609 B, en donde se
encuent「a eI medico en eI tumo matutino y otro en eI tumo vespertino・
16. Una vez terminado un experimento, se tendra un maximo de dos sesiones pa「a
ent「ega「 e=nfome correspondiente.
17.En caso de que no se teminen les expe面nentos en el tiempo estipulado' nO habra
periodo de 「eposicien para e"as y so嶋itar aI p「ofeso「 s= autOrieacien para ret釧er
algtln material.
VI・旦呈LPEDIDO DE REACTiVOS
l. Los reactivos se solicitafan en e‑ edificio W PBOl. con 24 ho「as de anticipaci6n y
ademas en eI vale para reactivos, Se anOtaf紬os sigujentes datos:
a) Ca問ad' unidad・ nOmb「e quimi∞・ Sin6nimos quimi∞S y CIave
b) Cuidados especiales pa「a evitar contaminacj6∩・ aCCidentes. descomposici6n
PO「 efecto de Ia luz, el aire‑ Ia humedad, etC.
C) Pa「a Ios 「eactivos IIquidos se entrega「aしn reCipie=te limpio adecuado y con
una etiqueta que no se despegue faci‑mente y que tenga eI nomb「e deI
2. Si las canIidades de Ios 「eactivos pedidas en e一va‑e son excesivas, nO Se Surti「a 6ste,
3. En todo caso se observa「a両as disposiciones que se indiquen eI la coo「djnaci6n de
Iaborato「ios (antes CERFYS).
V=・ BE±PRESTAMO DE MATERIA[
1. No se presta「a materiaI considerado como basi∞.
2. EI material empieado en cada experimento・ Sera SO‑icitado en un comodato por eI
alumno en e。nterlaboratorio
Su C「edenciaI vigente
PreVia autorizacich de申Ofeso〇・ E‑ a‑umno presentara
Para el p「estamo de dicho material.
3. EI p「ofeso「 autoriza「a por cada a‑umno o equjpo de dos exc‑usivamente … COmOdato
Pa「a mate「iaI y no va「ios en e=「anscurso de‑ experimento.
4工a soIicitud de pfestamo de material se ha∞ PO「 equipo (2 pe「sonas) y no po「 g田POS.
5. En caso de que ei material p「estado sea ext「aviado o roto te=d「a que se「 「epuesto sin
excepci6n aIguna.
6. EI alumno que aI te「minar eI cjc‑o esco‑a「‑ adeude mate「ial, nO tend「まde「echo a
P「eSenta「 eXamen finaL O a la inscripci6n aI siguiente cicIo.
7. Revisa「 el bue= eStado de‑ material p「oporcionado por e。aborato「ista; en CaSO de
enCOntrarSe dete「io「ado・ anOtarlo en eI comodato so pena de 「egresarIo en buen
estado o jnciuso paga「Io.
∨川・旦呈臆しA EVALUACION
La evaIuaci6n del trabajo de Labo「ato「io de Ciencia Basica se「a individual aunque se trabaje
1. Para tener de「echo a p「esenta「 un examen (ParCial u ordinario) es 「equisito tene「
nOtaS P「Obato「ias en cada expe「imento en ‑a lista de ∞ntro‑ y en el info「me.
2. En caso de no aprobar alg血experimento・ eSte Se tend「a que 「ealizar hasta que sea
ap「Obatorio
3. S川a lista de cont「ol no es aprobada' Sera neCeSa「io apiica「 un examen hasta
ap「Oba「la' en CaSO COnt「ario no se pod「a continua「 con el sjguiente expe「imento.
4. Existen dos pe「iodos o「dinarios de examenes.
5.日examen ext「ao「dinario es te6「ico‑P「細co y consta de todas las unidades de cada
6. Cada aIumno se「a 「esponsab‑e de conoce「 opo巾namente y lIeva「 un 「egist「o de sus
Cal師eacio=eS' tantO POr unidad como po「 labo「ato「io.
16
lX. RECHAZO DE INFORME
l. E=nfome se entrega al asesor y ∞nsta de lO paginas como maximo, eSCrito a
maquina o a computadora, a doble espacie y con ma「genes; Siguiendo ei fomato
ante「ior descrito. La pagine de la portada y eI espacie empleado e= tabIas‑ g「aficas y
esquemas son
adieionales.
2. Si no se cumple con eI indso uno, Se 「eg「eSa el infome dando ∞rro PI紋o una ses治n
Para Su ∞r「eCCiらn y Ia calificacien sera e"otal menos uno.
3. Una vez aceptado e=nfome se 「evisa; S ro eS aprobatorie se da oportunided de
voiverlo a hacer para ent「ega「to en una semana como maxirno; La caiificaci6n se略el
totaI menos uno.
4. Si no se cumpしe・∞n el ntlmerO t「eS se le da aI aIumno otra opo巾」nidad para
eIabora「b en una semana ∞mO maXilro Pero se Va a eXamen Ordinario.
5. Si no oumple con ei inciso cuatro 「eprueba el expe「imento.
6. La飢t「ega del infome fuera de tiempo hace bajar un punto Ia ca嗣caci6n de este por
cada sesi6n.
7. La esc「itu旧de la biblieg「afia consu惟Ida de acuerdo a los siguientes ejempIos.
旦BROS.
Auto「 (S), Titule地, Edieien佃i es le la no se indica), Volumen @ es mas de uno), Editorial,
Lugar, Pags., A吊O.
出払NUALES.
Nomb「e deI Manuai". Edici6∩, Editor en Jefe o Autor, EditorfaI, Luga「, Pags., A斤o∴
REVISTAS
Auto「 (S), Abreviatura lntemacionaI de la Revista, y±., Pag. lnieiai. (A斤os).
ENCICLOPEDiA.
Nomb「e de la encick〕Pedia
, Titub deI Tema Consu他do, Ediei6n, Edfbrial, Luga「. Vo上
Pags.,Aho.
TESIS.
Auto「 (S), Titulo deはTesis
, Tesis de Lic飢Ciafu「a, Maestria o Docto「ado (Seg血sea eI
CaSO), Unive「sidad, Luga「. Pags., A刷⊃"
Auto「 se esc「lbe: y, aPe=ido patemo ∞mP厭。, lniciales deI ape冊o matemo y nombre.
EjempIos
LIBROS
Ma「on H.S and P川ttOn F C.,
F…damentos de FisieoquimICa". 4a. Limusa‑Wiley, Mexico, D.
F., 301‑3, 1973
17
The Me「ck Index", 8寄・ P. G. Stencner' We「ck& Co.'一=c・・ Rahway' N. J.' ∪・ S. A., 198, 1968.
REVISTAS.
Bonneau R・ ￨Am. Chem. Soc・。上Q2, 3816, (1980〉.
Enciciopedia Tematiea CIESA
・ Combustiblesし師dos‑ Compa穐Intemacionai Editora, S.
A. BarceIona Espaha. 10, 182, 1973.
Luna A.∨・
Acidos g「asos y esteroles en raiz de SoIand「a N伽a判c. en Q. F. B., Facuitad
de Quimica・ ∪・ N. A. M.' M6×ico, D. F., 14, 1979.
l. Entrega「 po「 escrto al profesor o a 'a coordinaci6n co「respondiente言Odo comentario
que en「iquezca el material djdacti∞.
2. EI cumpIimiento de todos Ios requisitos para la 「ealjzaci6n co「「ecta deI trabajo, COmO
ios enunciados en las paginas ante「io「es・ Se「a eXigjdo y ca鵬ado 「igu「osamente,
3. CuaIquie「 p「obIema que suria en eI desa「「oiIo noma‑ dei cu「so, COmunj∞「io al
COO「dinador de los labo「atorios y a la ∞Ordinacich 「espectiva (B言Q. QFB).
4. La credencjaI pa「a eI p「6stamo de mate「ial se t「amitafa en ia Jefatura de Ia
COO「dinaci6n de labo「ato「ios antes.
5. Cua=do la apertu「a deI inte「Iabo「ato「io se demo「e mas de lo 「azonabIe, COmunica「selo
inmediatamente aI coordinador de Iabo「ato「ios.
6. La desocupacj6n de ‑as gavetas se「急jnmediata po「 Ios aIumnos aI termina「 ei
SemeStre' bajo pena de pasa「 el material a patrimonio de la universidad.
U,5
丁ERMOD看NAMICA
CALOR看METR音A
ING. QUIM, ENRIQUE GiL FしORES
PROFESOR DE ASiGNATURA
Dr. F軋IPE VÅzQUEZ GUTIERREZ
PROFESOR DE TIEMPO COMPLETO
1. OBJETIVOS INTERMEDIOS
Ai terminar esta unidad eI alumno:
1. De師「froon sus p「opias palabras todos Ios ∞n∞PtoS de los teminos enunciados a
COntin uacj6∩ :
a) CaIory sus fomas de p「opagaci6∩.
b) Tempe「atu「a,
C) Caior especifico.
d) EntaIpia.
e) Energia intema.
f) T「abajo.
g) Calo「 de reacci6n.
h) CaIo「 de fomaci6n.
j) CaIo「 de combusti6∩.
j) CaIo「 de disoIuci6n.
k) Calo「 de vaporizaci6n.
I) Caio「imetria.
m) CaIo「imet「o.
∩) CalIb「aci6n de … CaIo「imet「o.
2・ Dife「encia「a ent「e cada uno de los te「mjnos p「esentados en e‑ p…tO No. 1.
3. Rep「esentara po「 medio de fomulas la ecuaci6n matematica mas importante que rige
Cada uno de Ios conceptos p「esentados en e‑ punto No. 1 y como m面mo las formuIas
4. Resoive「a p「oblemas que se le p「esenten 「eferidos a 10S terminos esc「itos en el punto
No・ 1 y como minimo problemas semejantes a los p「esentados en la …idad.
5. Inte「p「eta「a verbai o por escrito el funcionamiento adecuado deI ca10「imet「o.
6. Difere=Ciara ent「e cada u=O de ‑os t「es calo「imet「os presentados en esta unidad en
7. Esc「鵬adecuadamente・ COmO Se楓a en ‑a unidad
las ecuaciones temoquimjcas y
Su Signifieado en cua=tO a la emisi6n y absorci6n de caIor.
8. Aplicar掴as ope「aciones f…damentales (Suma・ 「eSta, mU岬CaCi6n y divisi6n) sob「e
las ecuaciones temoquimicas.
9. ApIica「a a Ios expe血entos 「eaIizados en esta unidad ‑os conceptos listados
10. Inte「p「eta「a' los 「esultados de Ios expe「imentos confome a los objetivos, 1, 2, 3 y 5.
11.Realiza「atos experime=tOS indicados en esta unidad a fin de integra「 teo「ia y
PraCtica.
2. 1NTRODUCCI6N
JORGE RIVAS MONTES
PROFESOR DE TIEMPO COMPしETO
Un ejempIo cIasico de Ias ciencias experime=tale§.1o. constituye la temodinamica, CuyO
Origen p「oviene de Ios resu胎dos experimentaIes y observaciones del compohamiento de la
materla locaIizada po「 muchos homb「es de ciencia y curiosamente algunos de e=os eran
medj∞S y fisicos faI como el caso deI田SO G. H. Hess (1802‑1850) y de los aIemanes
HeiIb「on Robert Maye「 Von HeImhoItz (1821‑1 894).
Actua鳳「ente' la temodinamica se encarga de estudia「 la reIaci6n entre el calo「 y ot「as
fomas de ene「gia・ En esta unidad, ∞n Ia que se injcia ei curso de Laboratorio de Ciencia
Basica =, Se eStUdia略la parte de Ia temodinamica 「eIacionada con Ios cambios temicos
que acompa砲n a Ias 「eacciones quimicas. Dicha parte de la termodinamica, Se desjgna con
eI nombre de temoquImica. Asi mjsmo, dentro de 6sta膏e t「abaja「a con Ia caIorimet「la para
inicia「se e= eI estudio de la termodinamjca via Ia expe「ime=taCi6n. Pa「a elIo, Se eXPOnd「an
SuCintamente los conceptos indispensables que fomaran eI cuerpo de conocimientos deI
Cuai se partifa pa「a trabaja「 en e=abo「atorio
La presente unidad servira como anteced飢te a la mate「ia de Fisicoqu面ca y, Se aPOya「a en
todas Ias unidades de Ciencia Bdsica l y Ia materia de Quimica l.
3. CAしOR Y TEMPERATURA
3,1. CA○○R.
EI caior es …a foma de energIa en t略nsito. Un c=erPO a una temPeratU「a eIevada
(COndici6n que detemina si el caIo「 pasa「a hacia o desde el cuerpo) no contiene
necesa「iamente g「an cantidad de ene喝ね∞Iorifica; POsee, en Cambiel Cierta cantidad de
ene「gia inte「na, POCa O muCha, PerO disponibIe a niveI o potencial t6mico elevado
(tempe「atu「a). Por el contrario, un CuerPO a menor tempe「atura Puede o no contener meno「
∞ntidad de energla inte「na alma∞nada, Pero el niveI de esta es claramente inferio「 a la del
Prime「O. Ponie=do ambos cuerpos en contacto胎mi∞, eI que esta a mayo「 tempe「atu「a
Cede「a parte de su energla intema (a…que Puede que no tenga tanta ∞mO POd「ia cede「), eI
de meno「 temperatura gana「各dicha energia ∞dida‑ Pudiendose apIica「 ∞n ProPiedad Ia
PaIab「a calo「心nicamente a Ia energia t「ansferida en el p○○ceso. Debe observa「se que ‑a
ene「gia intema' de Ia que p「oviene ei caIo「, es la suma de ene喝la que poseen todas Ias
moIeculas que foman eI cue「po.
No siempre puede afimarse que eI calo「 puede apreciarse dnicamente en … inte「cambio
t色mico. Por io que hace a Ia sensaci6n fisica, la palab「a caIo「, aPlicado a … Sistema de
CuerPOS a la misma tempe「atura' careCe de sign楯∞do, quedando anicamente el ∞∩∞Pto
fisico del mismo, O Sea energIa inte「na. No nos damos cIIenta del "caIo「 cuando Ias
∞ndiciones son de equiiibrio t6mj∞. Oni∞mente Si un cuerpo y un dispositivo sensibIe aI
Calo「 se encue=t「an en P「i=Cipio a temperatu「as diferentes● eS P∞ibIe comp「obar y medi「 Ia
t「ansfe「encia de ene「gia en foma de caIor.
3.2. PROPAGACION DEL CAしOR
EI caIo「 se puede propaga「 por t「es mecanismos: ∞nduccich, COnVeCCich y 「adiaci6n.
3.2.1. CONDUCCION.
Si sujetamos unaぬmina de ∞b「e con Ia mano (fig. 1) y ∞Iocamos uno de sus ext「emos en
Ia =ama de un meche「o・ nO PaSa「a mUCho tiempo antes de que observemos que la po「cich
que tenemos飢Ia mano se calienta・ en Ciertos casos, llega「a … mOmentO en que
deberemos soIta「Ia. Si repetimos la expe「iencia con …a Va「間a de vidrio llega「emos a la
COnClusi6n de que podemos tenerla perfectamente con …a manO de uno de sus ext「emos
Sin nota「 el mds leve calentamiento aun cuando su ot「o ext「emo se ha=e aI 「ojo vivo.
Se 「eco「dara que entre las partIcuias que foman el s6間O eXjsten fue「zas reIativamente
intensas. Los atomos se compo鴫n como si estuvie「an coneclados por resortes con sus
VeCinos, los atomos de Ia va刷a en su extremo mas ce「cano a la flama, son bombardeados
PO「 mO16cuias de gas de g「an energia en la fIama, absorben energia y oscilan mas
Violentamente que antes; tranSmiten ene「gla cin飾ca a sus vecinas, y esta energia Va Siendo
t「ansmitida como calo「 hacia eI ext「emo mas f巾o de la variIIa, (Si la va副a es de metal, eI
呂 篤欝豊だ∈詫欝・擢諾霊豊綜雷管能管器智岩器等
moi6culas se mueven con mayor Iibertad que en Ios sdidos. pero eI proceso de conducciらn
es tambi6n una entrega de ene「gia ci青く5tjca de las moI6cuIas que se mueven mas
fapidamente. a ias mas Ienねs. En la condu∝i6n solamente pasa calor de un luga「 a otro.
Aho「a bien la tempe「atu「a no es Ia misma a lo la「go de toda la ba「「a de cob「e pues en eI
ext「emo caIentado es mayor qlle en Otro.
Fig. 2 Conducc16n
Si se mlden las tempe「atu「as se obtend「ia un 「esultado analogo al 「epresentado en la figu「a
(2). Si reaIizamos mediciones deI mismo tipo en una va刷a de pIomo la distribuci6n se「ia
COmO Ia indicada en la figu「a 2 (=) y finaImente en el caso del vid「io se tend「ia, algo analogo
a la diSt「ibuci6n en Ia figu「a 2 (=l). Estos hechos se deben a que, a igualdad de condiciones,
a t「aves deI cob「e pasa po「 conducci6n una cantidad de caIor mayor que a traves del pIomo,
y a t「aves de 6ste, a SU VeZ, maS qUe del vid「io.
Se clasifican asi distintos materiales en buenos ∞nducto「es' COnducto「es y malas
C○nductores (aisladores) deI cal〇〇・ Entre ‑os buenos ∞血ctores figuran en prime「 temino
Ios metaIes entre estos, la pIata y el ∞b「e ocupan los primero§一ugares. E‑ hie「ro y el piomo
SOn SimpIemente ∞nductores. EI vidrio言a po「∞lana, Ia madera, la lana, etc., SOn malos
COnducto「es del calo「.
El uso de 「opa de lana en invie「no se basa en que dieho material, aI ser maI conducto「 dei
caio「・ aisIa al cue'PO deI medio ambiente ma$ frio o impide la perdida de caIo「 de nuestro
Organism〇・ Se sabe que resuItan mas eficaoe8 Pa「a esta fina同ad dos prondas de ves伽
deIgadas q=e una g調eSa. Esto se debe a que entre ‑as dos prendas se estable∞ …a CaPa
de ai「e, que eS muy mal conducto「 del caIo「.
3.2.2. CONVECCION.
しa expe「ie=Cia de ia figu「a 3' demuest「a que eI agua es …a SuStanCia muy mala conductora
de calo「・ Esta p「opiedad es generaI para todos Ios一回idos a ex∞PCi6n deI me「curio. Sin
emba「go apIicando calo「 en ia parte inferio「 de …a O‑Ia que contiene agua, Se Puede caienta「
toda Ia masa iiquida.
Cual es Ia razch de que se pueda hace「 eso siendo a‑ agua tan mala
COnducto「a? Es山diemos eI fen6meno de ∞rCa,
Las porciones de agua que se haIIan en ∞IltaCto COn e=bndo caliente se calientan. Se ha
Visto que・ aI caIentarse el agua (O una SuSta=Cia cua‑quiera a excepci6n de la p「opia agua,
ent「e Oo C y 4O C' Su de=Sidad djsminuye' de modo ta‑ que las po「ciones caIientes ascienden
en ei seno de las mas f「ias siendo 「eemplazadas po「 eIIas y de este modo todo e川quido se
Calie=ta. Esto expIjca perfectamente la experfencja de ‑a figu「a anterior' Pu色S e‑ agua
Caliente, menOS de=Sa・ nO desciende en el seno de la fr'a mas densa. Esta aplicaci6n esta
aPOyada po=a existencia de ∞rriente en ‑os掴dos (一iquidos y gases) en cuyo interior
existen diferencias de tempe「atu「as.
̀En qu6 difie「e este mecanismo de p「opagaci6n deI calo「 deI que Ilamamos ∞ndu∞j6n? En
ese caso eI caio「 se transmitfa de una zona de un cuerpo a otra §in movimiento de las
particuIas del cuerpo. En cambb
en este Cas〇・ la propagaci6n se realiza mediante el
transporte de particuIas de掴dos de un p…lo a otro deI cuerp〇・ Esta mane「a de propagar eI
caIo「 se Iiama convecci6∩.
Es evidente que soIo en los gases y =quidos (帥dos) pueden produci「Se CO「「ientes de
露語嘉罰譜豊謹嵩謹嵩謹認諾器黙諾籠
que se t「ata de cuerpos muy maIos conducto「es・ Para evitar, PO「 ejempIo
que eI aire
transmita caIo「 basta con evita「que se mueva, y PO「 este mOtivo una capa de ai「e en 「eposo
es uno de los aisIadores mas perfecto3. Los vientos $on g「andes ∞rrientes de conve∞idn en
Ia atm6sfe「a.
Una apiicacich interesante de la convecci6n se tiene en los djspositivos de caIefa∞i6n de
hab請aciones. EI agua de Ia caldera, maS CaIiente
aSCie=de po「 la tuberfa y la de los tubos
mas f「ia, desciende a la caIde「a, teniendose de este modo una circulaci6n continua de agua
Ca=ente. Vease la figu「a 4
Fig. 4 ApIicaci6n de la convecci6n.
3.2.3. RADiACION.
Si en e=∩te「ior de una campana, fig. 5,a la cuai se le ha p「acticado el vacio' Se COloca un
cue「po calentado al 「ojo vivo, SUSPendido, Se POd「a pe「Cibi「 el aumento de tempe「atu「a en
ias pa「edes de la campa=a. iC6mo se ha p「opagado eI calor del cue「PO CaIiente a ias
pa「edes de ia campana? Entre ambos no existe mate南I que pueda conduci「 ei calor ni un
佃do en eI que se produzca co=VeCCi6∩・ Esta mane「a de p「OPaga「Se eI ca10「, a t「aVeS de
vacio se iiama 「adiaci6n.
EI ∞Io「 SOIa…∞ ifega por radiaci6n a trav6s del espacio Yacfo existente entre nuest「a
atnfosfe「a y la deI soI. La p「opagaci6n de‑ calo「 po「 「adiaci6n se produ∞ SimuIfaneamente
COn la ∞nVe∞idn y la ∞血∞i6n. Ast' Por垂mpIo. eI fuego de una chimenea y u∩ 「adiador
de caIefa∞i6n caIientan una habitaci6n' Principalmente por 「adiaci6n a pesar de que en ese
ProCeSO tambi6n intervienen Ias otras dos fom伯s.
しa 「adiaci6n p岬se t「ata de aIgo distinto a Ios dos otros modOs de p「opagaci6n, Pu為en ella
諜ぷ謀議だ霊能器器謹言蕊霊能霊
temica aI jncidi「 sobre una super偏cje absorbente.
しa cantidad de cato「 i「「adiada e…n dado tiempo por un cuerpo depende deI area de la
SuPerficie deI mismo. En general las superricies mates・ aSPe「aS y de coIo「 oscu「o imadian, a
iguaIdad de las demas ci「c…StanCias (PO「垂mpIo temperatura)' maS Calo「 que las b棚ntes,
Iisas y ca「as. Por este motivo las superficies de ‑os radiadores de calefa∞i6n son ngosas y
Uno de los hechos mas inte「esantes a este as…tO eS que ‑as superficies que i「「adia‥nejo「
SOn tambi6n las que abso「ben mejo「 la energ
a 「ad剛te. Una experfencia nos ∞∩VenCe「la
de esto. Si tenemos …a Pjeza de porcelana b'anca ∞…n dibujo neg「o' la po「ci6n negra
Pa「eCe menOS b耽nte que Ia blanca Ia temperatura ambiente' eSto eS, 'a negra abso「be
mds radiaci6n que la bIanca' Pues・ de Ia que ambas 「eciben'一a neg「a emite menos. si
COIocamos aho「a Ia pieza e…n ho「no a‑ rojo vivo 'a po「ci6…eg「a pa「e∞ aho「a mas
b酬ante q=e la blanca・ eS decir ‑a po「ci6n que a=teS abso「b'a mas energfa radiante es ‑a que
Cuado querem。S conSegui「 que u= Sjstema pie「da o 「eciba la me=Or Cantidad posibIe de
CaIor debemos evita「 todas las fomas de propagaci6= ent「9 el sistema y eI medio ambiente,
Pa「a evitar la co血ccj6n usamos mate「iaIes ais‑ado「es; Para eVitar ‑a ∞nVeCCi6n ha∞mOS
de modo que eI aire se halle en 「eposo.
Que podemos hacer pa「a evita「 ia 「adiaci6n? Pues
PLliimos Ias superficies y Ias hacemos ‑o mds b刷antes pos鵬s pues entonces la absorcich
y Ia emisi6n de ene「gia 「adiante se 「educen a … minimo.
Estos p血cipios estan apIicados en los vasos Dewar (Fig. 7) para aire liduido, Cuya foma
CaSe「a y COrriente es eI
termoe usado para conservar, frios (CremaS. heladas) o calientes
(SOPaS, etC.).
3.3. TEMPERATURA.
しa paIab「a tempe「atu「a 「equie「e toda via mayo「 analisis, la 「eIacionamos gene「aIm論te Con
la ene「gla cinetica media de Ias moI6cuIas de un cuerpo. cuando en 「eaIidad se 「く荊e「e aI
niveI o potenciaI de la energfa inte「na. de la misma manera qlJe la tensiらn e胎ctrica debe
COnSide「a「se como niveI alcanzado pol esta foma de ene「gIa. Vease la figu「a 8.
(A) po丁ENCIAしES TERMICOs
Fi9.8
Concepto de冊vel o potencial" en calo「 y eIect「icidad (A) NiveIes te「micos: eI caIo「 ci「cula
desde (a) hacia (b), O desde un niveI T hacja otro infe「io「. Esto ocu「「e aunque la energia
inte「na de (a) sea meno「 que la de (b).
̀Esto es tempe「atura? !Que significa la paIab「a temperatu「a? Puede ve「Se COn ejempios io
ante「io「mente dicho: Si ei term6metro indica que la tempe「atu「a en el exterio「 es de ‑29o C,
uno sabe que tend「a frlo; Si el tem6met「O ma「Ca 43o C no hay duda que hace mucho caIor,
La tempe「atu「a nos infoma de algo 「elacionado con nuestra sensaci6n de bienesta「, PO「 que
Ia tempe「atu「a es … n心me「O que indica en que sentido va a仙ir la energia temica o eI caIo「.
Veamos otro ejempIo, Si se sume「ge un t「OZO de metai caliente en un 「ecipiente que contiene
agua a Ia tempe「atu「a ambiente, Ia tempe「atu「a del agua aumenta y la temperatu「a deI metaI
desminuye, finaImente agua y metal alcanza「an … eStado en el cua=as lectura reaIizadas
COn te「m6met「os bien cont「oIados, Se「in iguaIes, ie, eStan en equ栂rio temico.
Experimentalmente se puede conside「a「 que la
temperatura es un n心mero que nos indica en
que sentido fluira la energfa t色「mica (∞Io「) entre dos cue「POS鴫. Si caIentamos un objeto, la
tempe「atura aumenta, tambien puede dismi…i「§e la tempe「atu「a, POr lo tanto. se puede deci「
que ia tempe「atura es …a medida de Ia intensidad de calo「.
3.3.1. DETERMINACIC)N DEしA TEMPERATURA.
しa dete「mInaCi6n de la tempe「atura consiste en asigna「le un ndme「o a la dife「encia de
tempe「atu「a entre dos cuerpos. Pa「a esto. es necesa「io dispone「 de … instルmentO que
27
Pemita detemina「 cuantitativamente Ia temperatura.しo anterio「 Se Iog「a con los IIamados
tem6met「os cuyo diseho depende de Ia propiedad fisi∞ que se uSe. En generaI, Ia
COnSt調∞i6n de ios tem6metros' se basa en Ia dilataci6n con eI aumento de la tempe「atura;
aunque puede echa「se mano de otras p「opiedades fisicas, tales como Ia longitud de una
ba「「a, eI voIumen de un用quido, la resistencia e16ctrica de un aIamb「e o eI coIo「 de un
filamento de una lampa「a. Para amplia「 lo anterio「, Se 「eCOmienda Ieer eI ap6ndice lO.1 de
esta unidad.
Cuando se detemina la temperatu「a (iectu「a termom6trica) se puede incurri「 en Ios
Siguientes e「「OreS:
a〉 CoIumna emergente
b)ParaIaje
EI erro「 de la coIumna emergente se 「elaciona con eI tipo de tem6met「o usado, eSto eS, Si eI
term6met「o es de inmersi6n total o pa「ciaI. Cuando se emplea … tem6metro de inmersi6n
total se debe sume「gir totaimente pa「a detemina「 Ia tempe「atu「a, debido a que asi fue
domo se g「adu6" Sin embargo, lo m縫usuaI es opera「 con una pa「te de Ia coIumna
descubierta, Io que repercutira en Ia dilefaci6∩ …iforme de Ia columna temometrica, tOda
VeZ que Ia parte de la coiumna que esta en eI recinto mas caliente se pod「急diIata「
…ifomemente, nO aS=a parte de Ia coIumna emergente que est台rodeada de aire f「io.
Pa「a co「「egi「 eSte e「「O「 Se Puede 「ecu「rir a dos caminos: unO de e=os consiste en empiea「 …
tem6met「o de inme「si6n pa「CiaI, eI cua=iene una marca hasta donde tend「a que se「
Sumergido. EI segundo camino es ha∞「 Ia co○○ecci6n de la tempe「atu「a leida, de acuerdo a
Ia siguiente relaci6n:
Tc= 1.6X IO4h IT‑t)
Endonde:
1.6 X lO4 es eI coeficiente de diIataci6n de mercurio en la mayo「ia de los vid「ios.
￣h￣￣ Ia aItu「a o Iong血d de la coIumna eme「ge=te
T Temperatu「a experimentai
t Tempe「atlI「a ambiente
El e「「o「 de pa「aIaje al depende「 de la posici6n visuaI en que se 「ealice la iectu「a, Se eVita,
COmO S Sabido, mi「ando pe「pendiculamente a la coIumna de me「cu「io.
Finalmente, eS indjspensable calib「a「 e=erm6met「o para asegura「 …a mayOr eXactitud en
los resultados expe「imentaIes.
3.3.2. ESCAしAS TERMOMETRICAS.
Bajo este nombre, Se designa a la g「aduaci6n que tiene … te「m6met「o. Asi, Se tiene ia
escaIa CeIsius, la Fah「enheit, etC.
28
Pa「a pode「 de面i「 un g「ado de tempe「atu「a de cuaIquie「 tem6met「O eS PreCiso句ja「
a「bit「a「iamente dos puntos sobre su escala que 「ep「esentan temperatu「as
給ciles de
「ep「Oduci「 en eI laboratorio. TaIes temperaturas son las de fusi6n del hieIo y la de ebu冊ci6n
del agua a la p「esi6n atmos俺rica. Estos puntos fue「on adoptados po「 Prime「a vez por
Fah「enheit pa「a la escaIa de tempe「atu「a que actuaImente =eva su nomb「e. Sob「e esta
escaIa, un g「ado es l/180 deぬdistancia que hay entre los dos puntos fijos; PO「 enCima y por
debajo de estos p…toS Se Prolonga la divisi6n en g「ados de igua=ongitud. Fahrenheit
escogくらcomo cero de esta escaIa Ia tempe「atu「a de una mezcla de hieIo, agua y SaI que
Para 6l suponia Ia m師ma temperatu「a aIcanzabIe y que e「a 32o inferio「 ai punto句o
Co「「eSPOndiente a la congeIaci6n deI agua; POr eIIo, a eSte踊mO le asign6 el valo「 de 32o y
aI p…tO de ebu冊Ci6n del agua 2120. Poste「iomente, a mediados dei sigio XVI=, CeIsius,
P「OPuSO la escaIa centig「ada, que Se ha adoptado …ive「SaImente para los t「abajos
Cientifeos. Los puntos句os son ios mismos. pe「o Ios vaio「es asignados a los puntos de
COngelaci6n y ebullici6n son ∞rO y Cien respectwamente.
Debe 「esaltarse que estas es∞Ias de temperatura se han escogido arbit「ariamente y, PO「
tanto, nO Se basan en ninguna teorfa sobre la naturaieza deI calo「 y de la tempe「atu「a. Los
Valo「es ce「O de cuaIquiera de las escaIas no significan Ia ausencia total de tempe「atu「a
Siendo posibIes temperatu「as infe「io「es ace「O.
Recientemente se ha p「OPueStO COmO PuntO fijo infe「io「 eI punto t「iple del agua (tempe「atu「a
de equilibrio deI hieIo, agua y VaPO「 de agua), CuyO Valo「 Se ha estabIecido en O.010 C, Pe「O
debido a la senc川ez, Se COntinua conside「ando como ce「o y lOO ios puntos fijos de la escaia
CeIsius y 32 y 212 10S de Ia escaIa Fah「enheit.
La longitud de la coIumna entre los puntos fijos supe「io「 e inferio「 de la escaIa Fah「enheit se
divide en 180 pa「tes iguaIes, Cada una de Ias cuaIes 「epresenta un intervaIo de tempe「atu「a
iguaI a un grado Fah「enheit. La misma coIumna puede divldirse, en lOO partes guaIes, Se
deduce que e=ntervaIo co「「espondiente a un grado CelsIuS 「ePreSenta un intervalo de
tempe「atu「a iguai a 180/100 0 Sea 9/5 d la escaIa Fahrenheit; POr analogo 「azonamiento, un
grado Fah「enheit equivale a 519 de un g「ado Celsius.
La tempe「atu「a mas baja que se puede obtene「 (aunque no se ha iog「ado) es ia que se
COnOCe COmO Ce「O absoiuto, CuyO VaIor es iguaI a ‑273 16o C o muy ap「OXimadamente ‑273o
C, eS eI punto ce「o de la escaIa =amada KeIvin o absoIuta estabIecida po「 Lo「d KeIvin
fundandose en consideraciOneS termOdinamicas.しas lectu「as en esta escaIa son
PrOPO「Cionales a la energfa cin6tica media deI movimiento de t「asIaci6n de las moIecuIas.
Las temperatu「as de Ia escaIa Kevin (K) se obtienen sumando
273
grados a la
CO「reSPOndiente en escaIa Ceisius, de modo que eI p…tO de fusi6n dei hieIo es de 273o K. y
el de ebuIlici6n del agua de 373o K. En Ia escaia Fahrenhelt, el ce「o absoIuto equivaIe a 460O
F, Iuego Ia tempe「atu「a absoIuta de ia escaIa Ranking (o R), eStan PO「 enCima de 460 g「ados,
de la sefiaiada en la escala o F.
En Ia figura 9, Se han rep「esentado las escaIas O C, O F, O K y O R, Pe「mitiendo su
COmPa「aCi6∩.
† Ieく二⊃CO
l
く⊃OC
￣と了もOc
丁 IeO戸●
.l・
雪乏‑F
書。よに.
∴∴J∴
ここで雪●峰、
￣4e。●甲
‑
ふ∴
手合電垂●尽
。k
。貞
Fig. 9 「ep「esentaci6n g「飾ca de las dife「entes escaIas.
Para t「ansfoma「 de una escaIa a otra. es meneste「 efectuar la relaci6n entre los puntos de
ebulIici6n y congeIaci6n del agua. tanto en una escala ∞mO en la otra, PO「 ejemplo. Ia
「eIaci6n ent「e la escaia O F y Ia escaIa O C:
元露Z=F玉= Tfo==F玉PO「tantO皇=二㌔
FinaImente評F‑32)=OC
Tambi6n puede obtene「Se Ot「a ecuaCi6n despejando O F
。F=2oc十う2
う
しa 「elaci6n ent「e la escala C y K es como sigue:
i詰霊i霊simplificandosetiene xp=型
100
oC
FinaImente OK=OC +273
Siguiendo eI mismo 「azonamiento se obtiene otra ecuaci6n conocida:
oR=OF十460
Sin emba「go, Si e=ecto「 memoriza Ios puntos de fusi6n y ebu=ici6n de ias cuatro escalas,
POd「台pasa「 de una escaIa a ot「a di「ectamente. Po「ejempIo, PaSa「de O C a O R; de O R a O K;
OdeOKaOF Hagamoslap「ime「adeOCaOR:
30
嵩等=菩simplifeando se obtiene xp = ±ニ些
po両ue los g「ados Ranking sefan' OR = ㌍ + 492
Pa「a transfoma「 de O R a O K
霊等=宝器s'mPlifieando setiene
180 xp
0R‑492
=聖
PO「lotanto
oK=詐‑492)+273)
4, CAしOR Y CAMBiOS DE ESTADO
La. siguiente figu「a muest「a la teminologIa Cientffica usada para desc「ibi「 Ios procesos de
t「ansfe「encia de ene「gia que acompanan ios cambios de un estado a ot「O.
○
○
裏
′○
千〇‑S雪〇〇三〇〇〇含○‑皇
諾溝●
の○事∞‑∽一‑→
窪ま霊言
しa tempe「atura a la cua=os estados l(quido y s61ido coexisten en equiIib「io a 76O tor「 de
P「eSi6n se =ama punto de fusi6n (Pf); la sustancia absorbe caIor adicional, Pero la
tempe「atu「a no aumenfa' toda Ia energia suministrada se utiiiza para ven∞「 las fue「zas de
at「acci6n que mantienen a las mo胎cuIas en sus posiciones同as de estado sdido. Cuando se
ha suministrado suficiente energia pa「a converti「 todo el s61ido en Iiquido, ia siguiente
abso「ci6n de calo「・ P「Odu∞ aumentoS de tempe「atu「a. La cantidad de caIor ∩ecesaria para
COnVe「1ir una masa dada de sustancia dei estado s61ido a川quido en ei punto de fusi6n se
=ama
caIor de fusi6n". Inversamente sj ei p「OCeSO Va en di「ecci6n opuesta y un liquido pasa
a s61ido en eI p…to de congelaci6∩ (iguaI aI punto defusi6n) se =ama caIor de ∞ngeiaciら∩. O
Calo「 de soIidifeaci6n
EI punto de fusi6n y el caIor y el caIo「 de fusich son constantes flsicas
Ca「aCte「isticas de un compuesto a deteminada presi6∩、 EI caIo「 de fusjch del agua, eS de 80
Cal/g en su p…tO de fusi6n, Oa C pa「a eI elemento b「omo, eI caIo「 de fusi6n es de 16.1 ca的
en su punto de fusi6n a ‑7o C,
EI sum面St「O de mas caIor a las moIeculas en eI estado liquido inc「ementa su energia
Cinetica y la tempe「atu「a se inc「ementa al punto de ebu冊ci6n, en eSte PuntO, Ia abso「ci6n de
mas e=e「gia temica no aume=ta la tempe「atu「a, tOda Ia energia se c°nSume en VenCe「 Ias
fue「zas de at「acci6n ent「e las mo胎ouIas en eI estado Iitluido.しa cantidad de ene「gfa
necesa「ia pa「a conve「ti「 …a maSa dada de i【quido en vapo「 en el p…tO de ebu冊ci6n se
lIama caIo「 de vapo「izaci6n. y pa「a el p「oceso cont「a「io, PaSO de gas a liquido, Ia constante
Se lIama calor de condensaci6∩. O CaIor de Iicuefacci6n. Cuando se ha suministrado
S=ficie=te e=ergia para vaporizar todas las moi6cuias deI Iiquido, Ia e=e「gfa adicionaI
Simpiemente aumenta la energia ci=6tica de ias moIeculas deI gas aumentando Ia
tempe「atu「a. EI calo「 de vaporizaci6n es ca「acterjstico de un compuesto dado, Para el agua
es de 540 caVg a lOOO C, 6 212o F, eStO eS Cierto. sin embargo, S6io bajo ciertas condicjones
fisicas. EI punto de fusi6n se aIte「a po「 Ios cambios en Ia pureza de las sustancias y tambi色n
PO白os cambios en la p「esi6n.
5. CALOR ESPEC由CO Y CAl̲ORiA
Pa「a cambia「 Ia tempe「atu「a de una sustancia' debe afiadi「se o eiimina「se caIo「; aIg…aS
sustancias 「equie「en poco caIo「 para cambia' Su temPe「atura・ OtraS. una g「an Cantidad de
calo「. por句vmpIo, … gramO de agua ne∞sita una caIoha de calor para aumenta「 su
tempe「atu「a … g「ado Celsius. Para aumenta' la tempe「atura de … g「amO de aIuminio en un
g「ado Celsius‑ SO10 neceSita O.215 calorias・
La cantidad de caIor necesaria pa「a elevar la
tempe「atura de … g「amO de sustancia lO C se denomina capacidad caIorifica espec請i∞ O
caIo「 especifico". Cada sustancia tiene su p「OPio caIor especmco.
La cantidad de calo「 necesa「ia pa「a eIeva=a temperatura de un g「amo de agua un grado
Celsius (14.5o C,aI 15.5o C) se =ama ∞Io「ia.
Los caIo「es especifi∞S generaImente se exp「esan en calorfas po「 g「amo‑g「ado CeIsjus・
Cal
goC
Otro pa「amet「o caIo「陶eo semejante aI calor especific6, eS la capacidad calo「ifica moIa「; eSte
paramet「o es e‑ ca‑o…eCeSa「io para eievar la temperatu「a de un moI de sustancia un g「ado
CeIsius. En eI caso de … elemento monoat6mico se utiliza ei te「mino capacidad caIorifica
at6mica en vez de capacidad caIorIfica mola「・
6. ECUACIONES TERMOQUiMICAS YしEY DE HESS
Las ecuaciones te「moquimicas, SOn las ecuaciones quimicas acompa砲das de la sIgu
ente
infomaci6n: eStequiomet「ia, eStado fisico, Cantidad de caIor y tempe「atu「a. Toda vez que la
cantldad de calo「 desp「endido o abso「bido depe=de de los anterio「es pa「amet「OS.
La estequiometria de la 「eacci6n se 「ep「esenta baIanceando la ecuaci6∩・ ya que la cantidad
de caIo「 depende de la cantidad de sustancia y la estequiomet「ia de la 「eacci6n fija dicha
cantidad. E仁もミt記o fisico se debe indica「 usando la siguiente simboIogia: (S) s飾do; (l)
Iiquido; (∨) vapo「; (g) gas; (ac) acuoso; aSi como las diferentes fomas aIot「6picas. La
cantldad de calo「 se indlCa COn ei vaIo「 num6「ico de esta y con el signo se indica si la
「eacci6n es exote「mica (‑) o endot6mica (+). Se empIean com。 Simboios Q o △H si eI
p「oceso es a p「esi6n constante.しas …idades en que se expresan Q o H son KcaI po「 mol・
Finaimente la tempe「atu「a se especifica, aunqUe gene「aImente se da po「 ente=dido que es a
250 C Caso cont「a「io, Se debe especifica「. A continuaci6n, Se P「eSentan algunos ejempIos:
a) Ag,s弓cl2 (g) → AgCi(S)
b) ; N2,。)+ O2(g) → NO2(。〉
△H= ‑30 4 Kcal
△H= +8.1 Kca‑
c) S(,。mb,。。) + O2(g) → SO2(g)
△H= ‑70.944 Kcai
33
Ley de G. H. Hess (1802‑1850)
E= eI a的de 1840' eI m6dico y acad6mi∞ G. H. Hess desoubri6 'a Ley de la constancia de
Ias sumas temicas・ q=e eS ‑a cima de las investigaciones calorim的cas en e‑ sig‑o XIX.
La iey de Hess pemite ∞lcuIar eI calo「 que acttIa en u=a rea∞i6= Siempre que se conozcan
Ios caIores de las reacciones pa「ciales. A veces resu愉dificil' O imposibIe' detemirrar po「
m6todos expe血entales eI ∞Ior de fomaci6n de ciertas substancias・ Tambich en de estos
CaSOS Se 「eCu「re a Ia Iey de Hess・ Po「句emplo, Ia fomaci6n de mon6×ido de ca「bono va
aCOmPa軸a siemp「e por producci6両e gas ca「b6nico; de ahi la difioultad que p「esenta
CalcuIa「 di「ectamente eI caIor de fomaci6n de‑ CO por combusti6n del ca「bono en atm6sfe「a
deoxigeno.
La Iey de Hess estabIece que: Si una 「eaccich procede en varias etapas eI calo「 de rea∞i6n
tOtal se「訓a suma algebraica de I∞ Cale「es de ‑as distintas etapas, y a Su VeZ eSta Suma eS
ide=tica a la que tend「ia Iuga「 por absorci6n o despre=dimiento e…na 「eacci6n que
P「OCediera en una sola etapa,
しas ecuaciones temoc画micas se manejan como si fueran ecuaciones algeb「aicas, Se
Suman・ Se reStan・ Se mumPlican, O Se dividen. EjempIo
EI CO gaseoso se obtiene se obtiene pasando ca‑or sobrecaIentado a t「av色s de carb6n de
a) H20(∨) + H2(g) + CO2(g)
(1) H2(g)弓。2(。,→ H2。(∨,十58700 ∞i
(2) C(§) +三。2(。)→ C。(。)十2900 ∞‑
Calcuia「 el calo「 de 「eacci6n de Ia ecuacj6n (a)
SoIuci6n
Restando l de 2 y sjmp価cando
C(S) + i o2(。)→ CO〈g, +2900 cal
6.1. CALOR DE REACCION,
Todas las 「eaccienes quimicas van acompa絶das de Iibe「aci6n o consumo de ene「gia. Se
Ies denomina. respectivamente, 「eaCCiones exot色micas y endot6micas. Esa Iibe「aci6n o
absorci6n de ene「gfa esta directamente 「eIacionada con eI principio de la conservaci6n de Ia
energia:モn un sistema aislado, la energla total se mantiene constante
. En otros teminos:
Si en un p「OCeSO CuaIquiera una cantidad de cierta foma de ene「gia desapa「ece ot「a
Cantidad equivaIente apa「ece bajo ot「a foma.
La ca〔tidad de ene「gia temica que acompafta eI desa「「oIIo de deteminado p「oceso quimico
「eaIizado a tempe「atu「a y p「esi6n constantes 「ecibe el nomb「e de calo「 de 「eacci6n. Esta,
gene「almente 「ep「esentado po「 el simboIo △H, aSume VaIo「es negativos s=a 「eacci6n es
exotemica: Si el proceso es endote「mico, △H es positivo. Los valo「es de △H suministrados
POr Ias tabIas est台n 「efe「enciados a una tempe「atu「a de 25 OC y a una p「esi6n de una
atm6sfe「a
Dependiendo de ia naturaIeza de ia reacci6n, eI caIo「 correspondiente 「ecibe dife「entes
denominaciones. Asi po「 ejempio, la cantidad de caIor ∞dida o abso「bida en ia sintesis de
un mol de una sustancia dada se =ama caIor de fomaci6n. Asi, Cuando 2.016 g「amos de de
OXigeno pa「a foma「 agua, Se desp「enden 68.32 KcaI, que eS eI calor de fomaci6n deI agua.
6.1.1. CALOR DE COMBUSTION.
Pa「a comprender mas ampliamente lo que es ei caIo「 de combusti6∩, Se describi「a
Sucintamente eI p「oceso de la combusti6n en primer termino y a continuaci6n se de「iva「a el
COnCePtO deI caIo「 de combusti6∩.
6.1.1.1. PROCESO DE LACOMBUSTION.
Si ace「CamOS Un Ce「=Io encendido aI pabilo de …a VeIa de estea「ina o de sebo, b「Ota la
liama y la vela continua a「diendo, iqu6心a pasado? aI ace「ca「 eI ce刷O, eI caio「 funde parfe
de la estea「ina o sebo que sube po「 el pabitoL y eI mismo calo「 la vapo「iza; eSte VaPO「 O gaS
Se inflama y o「lgina la lIama, eS decir, que Ia liama es un as incandescente, y nO la
COmbusti6n de la mate「ia s6
da. Una vez encendida la veIa, eS eI p「opio caIo「 de su lIama eI
que funde la estearina, y 6sta asciende po「 capiia「idad, PO「 ei pabiIo. Con eI caIo「. 1a
estea「ina p「Oduce gases combustibIes (hid「oca「buros), que nO a「den po「 faita de oxigeno
(ZOna OSCU「a de la iIama). A su aI「ededo「 Ios hid「oca「buros en abundancia se descompone
en hid「6geno, qUe a「de, y Carb6n, que Se CaIienta hasta la incandescencia (ZOna CaIiente y
luminosa de la =ama). Una te「ce「a zona 「Odea a las dos ante「io「es; COmO en e=a hay exceso
de oxigeno, Ia combusti6n￣de川id「6geno y del ca「b6n es compieta (ZOna incoIo「a de la
=ama); en la base de la =ama, PO「 unmO, una Peque吊a porci6n azuI b刷ante denota la
COmbusti6n dei 6xido de carbono.
Lo ante「ior se puede observar en Ia siguiente figu「a.
N。os s61idos ni los Iiquidos a「den ∞…ama, SO‑amente dan, lIama ‑os gases, que nO
ne∞Sitan mecha para arde「・ Ios artefactos de gas son una叩eba de eiIo.
Los liquidos a「den con llama soIamente cua=do se vaporizan;一os ∞mbustibIes liquidos,
窟霊豊盤嵩塁誌「㍊「謀豊晋拭雷管謹慧嵩
CaP軸dad e川q=jdo contenido en un 「ecipiente y al vapo「izarse en su extremo Iib「e, eS
Cuando se刷ama・ En los en∞ndedo「es de bo‑s時Ia chispa p「oducida po「 Ia pied「ita inicia
Ia combusti6n que se gasifica g「acias a la mecha.
Existen procedimientos mediante los cua‑es se consigue …a gaSificaci6n di「ecta deI
COmbustibIe
y POr lo tanto' los artefactos no necesifan mecha;一as estufas y calentado「es a
P「eSi6n tienen quemado「es donde ei combustib‑e' a‑ mezcIarse con e‑ ai「e caliente. se
gasifica y p「oduce una lIama po∞ lumjnosa pe「o …y Caliente.
Pa「a obtene「 fuego es menester p「ocu「a「se e‑ combustibIe' eS deci「, la sustancia capaz de
a「der
PO「 ejempio・ Ia le細luego hay que en∞nde「 eI fuego, PueS la Ieha no arde soIa,
̀C6mo hace「io? UtiIiza=do Ios ceriIIos o ‑os modemos en∞ndedo「es, COn Ios cuales
POdemos encende「 eIementos que ardan con facilidad: Pedazos de papel, aStiI‑as de madera,
etc言「OCjadas o no ∞n que「OSenO' O al∞博一O importante es eIevar ‑a temperatu「a hasta en
PuntO de刷amaci6= de Ios eIementos que vamos a quema「.
Adem台s, P「eCisamos oxigeno' Claro que como este gas esta en e‑ ai「e atmosferico, nO
PenSamOS en勘Pe「O que eS neCeSario Io pruebale hecho de que sin oxigeno la veIa se
apaga. E=uego se extingue. EI oxigeno es ∞mbu「ente
eS deci「, eI agente que al
COmbinarse con ot「o eI (COmb=Stible) lo hace entra「 en combusti6n. Pa「a q=e haya fuego se
necesitan, entOnCeS, t「eS eiementos concu「rentes:
1. EI combustibie' SuStanCia generalmente 「ica e= Ca「bono que puede a「der en el seno de …
gaS
2. EI comb=「ente, gaS que hace posibIe Ia combusti6n.
3. Una f=ente de calo「 cuaIquie「a, Sin la cuaI no comienza Ia combustidr
36
Aho「a bien, Siendo Ia ∞mbusti6∩ …a OXidaci6n, aquelIas susta=Cias que como el agua, PO「
ejempIo, ya eStan OXidadas aI m緬mo, nO Pueden oxidarse mas y, PO「 Io tanto' nO Pueden
a「de「. En cambio, Ia leha se∞, Io ca「bonos, eI pet「6Ieo, etC., SOn aVidos de oxigeno y po「 e=o
「esuitan excelentes combustibIes ya que se inflaman ∞n fac鵬ad. Ei fosfo「O blanco, Se OXida
a la temperatura ordinaria, y arde con el simpIe caI○○ de la mano. Ei ca「bono. ∞n …a
p「ovisich suficiente de oxigeno・ da mon6×ido deI ca「bono・ en ∞ntactO ∞n el o面geno de la
atm6sfera se oxida dando dj6×ido de carbono, que nO Puede oxida「Se mお
Po「 ot「a parte, donde hay vida. existe una combusti6n' VaIe deci「・ Se Produce …a OXidaci6n.
EI aIimento es el combustibIe apropiado en este cas〇・ Cuando inspiramos' el ai「e entra a
nuest「o organjsmo p「opo「cionando el oxigeno necesarie para aquella combusti6n. El calo「
del cuelPO eS el 「esuItado de los dive「sos p「ocesos de oxidaci6n (O COmbusti6n) que tienen
luga「 en e。nte「io「 de …eStro O「ga=ismo; el vapo「 de agua y el di6×ido de ca「bono p「Oducido
es expeiido mediante Ia espi「aci6n, y los 「esiduos de esta singula「,COmbusti6n (que son
como la ceniza que deja Ios combustibles aI a「de「) son eIiminados po「 Ios璃°neS en foma
de o面a (u「ea, acido tlrico, fosfatos, SU触os)・
Como la combusti6n se produ∞ a VOIumen constante' ia △E se convierte y co「「ige a △H.
Puede de師rse ei ∞lo「 de ∞mbustich ∞mO Ia
cantidad de caior libe「ado por moI de
sustancia quemada". Po「 ejempIo la ∞mbus的n de un mol de etano desp「ende ‑372.82 KcaI・
C2H6+三o2 → 2CO2+3H2O
Si se qllema「an dos moles de etanoI ei caIo「 que desp「endido se「ia eI doble
eS decir' 745.64
KcaI,
6.1.2 CALOR DE NEUTRALIZACION.
Cuando un atido 「eacciona f「ente a un hid「6×ido o viceve「sa, Siemp「e se obtiene una sal y
agua
HCいNaOH ‑> NaCI+H2O
Como se puede observa「 en la 「eacci6n anteho「 e=6n hidr6geno se combina con e=6n
oxldriIo, fo「mando agua. Dicho de ot「a menea, las p「opiedades deI acido se neut「a=zan con
Ia base, O Viceve「sa, aI foma「se agua y una saI du「ante Ia 「eacci6n, estO Se COnOCe COmO
CaIo「 de neut「aiizaci6∩.
La reacci6n de neut「allZaCi6n entre Ia base y eI acido se 「ea=za e= P「eSenCia de cantidades
equivaIe=teS, eS decir' que Cada moIecula de acido =eut「aiice …a Cant'dad equivale=te de
hidr6xido, PO「 ejempio, en la ecuaci6n ante「io「 ∞da moI6cula de HCI debe neut「alizar・ a una
y so‑o una, mOlecuia de NaOH Si tuvi6semos tres moleculas de HC上eStaS te=d「ian que
neutrallZa「Se COn t「eS mOIecuIas de sosa.
La ecuaci6n i6nica de la 「eacci6n de neutraIizaci6n de un acido fuerte y una base fuerte es la
Siguiente:
H++C「+Na++OH◆ → C「十Na書+H2O
un acido y …a base de este tipo es蛤∞mPletamente dis∞iados en sus iones' de foma taI
que ‑a 「eacci6n p血cipaI ent「e un acido fuerte y una base fuerte es:
H+ + OH
→ H2O
△H(20oC) = ‑13.8 KcaVmoI
Este vaio「 signifiea que, PO「 un mOI de agua fomada se desprenden 13.8 KcaI・ Se di∞ que
este valo「 es constante en una neut「aIizacめn siemp「e y cuando sea ent「e acido fuerte y base
fue巾e.
Las reacciones ent「e acidos y bases debiIes y acidos polibasi∞S ∞n bases fuertes' 「equiere
…a buena interpretaci6n de los resu胎dos temoqu面cos. ya que ya que existen facto「es
adicionaIes que se desa○○ol‑an en ‑os acidos y bases d6biles, que afectan Ia neutraIむci6n.
Por ejempIo, aParte de ia fomaci6n de agua a partir de sus iones eI eIectrolito d色biI necesita
des∞mPOne「Se en SuS iones
de foma taI) que ei cambio de caIo「 total se desvia de ‑13.8
Kcal, e掴na Cantidad correspondiente aI ∞Ior de ionizaci6n. Asi que Ias etapas de rea∞i6n
ent「e … aCido deb時una base fuerte pueden escribirse ∞mO Sigue:
HA→H
+A￣
△HI
Ht+OH￣ ‑⇒ H20 △H2
Puesto que △Hl desa「「o=a 「uptu「a de enIace en ei acido debiI・ Su Signo espe「ado es opuesto
al de △H2, de forma taI, que en este ejempIo ei cambio neto de caio「 en la reacci6∩ ∞mPIeta
eS:
HA+OH￣ ‑⇒ H2O+A￣
mas pequefio en magnitud, COmO Se ha encont「ado e= muChos casos・ eS deci「・ menO「 que ‑
13.8Kcai.
Sin emba「go, lo a=terio「 fal‑a pa「a expiica「 Io que ocu○○e pa「a valo「es mayo「es que ‑13・8,
ademds de una inte「pretaci6n e「「chea dei caIo「 de ionizaci6n・ Debe queda「 Cia「o que en
todas las 「eacciones acido‑base eI soIvente juega …a Parte importante y, etaPaS adicionaIes
deben int「oduci「se, aSi que, Pa「a un aCjdo d色bIl y ̀una base fuerfe son dadas mお
exactamente como:
HA ‑→ H
+A￣
H+ +A￣+(×+y) H20 → H
H
書×H2O+A‑
yH2O
賀xH2O +OH￣ → (X+1) H2O
Po「 lo tanto la 「eacci6n totai es
38
HA+OH￣+(X+Y)H2O → (X+1)H2O+A
.YH2O
las p「ime「as dos etapas muest「an eI efecto deI soIvente・ la suma del cambio de calor pa「a
estas dos etapas es ∞nSide「ado' COm血mente' eI calor de ionizaci6n en soluci6n. Esta
cantidad inc‑uye, e= adicめn ai caIo「 abso「的o pa「a 「OmPe「 ia uni6n deI acido' tOdos Ios
efectos en el calo「 de ionizaci6n debido al medio, en eI que, eI acido se disocia. Una mane「a
conveniente pa「a most「a「 estO, eS eSCribi「 el p「OCeSO en dos pasos・ COmO Se mOst「6
ante「iomente, …O de ios mejores efectos es la soIvataci6n de ios iones. Es mejor, Sin
emba「go. no imp
ica「 que esta soivataci6n desarroIla … ndme「O definido de moIecuIas de
agua, ni que este efecto血i∞ eS debido al disoIvente.
Ya q=e la so一vataci6n de ‑os iones es un p「oceso exOtemico・ el cambio en el contenido de
caIo「 de una reacci6n ∞mPleta, eS la suma aIgeb「aica de las t「es cantidades' dos de Ias
cuales 「epresentan e‑ ca‑o「 ‑iberado. EI cambio en eI contenido de ∞Io「 apa「ente en Ia
「eacci6n principaI.一a formaci6n de agua
Puede aumenta「 O disminui「 depe=diendo del efecto
dominante de la soIvataci6n o la disociaci6∩・ Realmente, ia funci6n deI soIvente es pa「a
explica「, PO「q=e algunas 「eacciones de neutraIizaci6n・ taIes como' aCido sulf踊∞ cOn …a
base fuerte, SOn maS eXOt色micas que Ias rea∞iones entre細do y bases fuertes' en Ias que
todos ios iones que 「eaccionan es略n totalmente disoc由ciados.
6工3 CALOR DE DiSOしUC16N
Al mezcIa=iquidos, aSi como e‑ disoIve「 sdidos y gases en =quidos se p「Oduce una
abso「cich o un desprendimiento de caIo「, los cuaIes・ COn f「ecuencia
aicanzan magnitudes
ap「eciab es. Este caio「 se dete「mina expe「imentalmente, mediante la mezcIa de los
compone=teS directamente en el calo「imetro, aunque Puede caIcuIa「se a parti「 de 。t「aS
magn‑tudes te「modinamicas.
EI caIo「 de disociaci6n se caicuia, frecuentemente, Pa「a … mOI de soiuto ' Sin emba「go' Pa「a
las soIuciOneS de componentes liquidos' f「ecuentemente' este Se CaIcuia pa「a un moi de
SOluci6n.
EI calo「 de diSOIuci6n depende de las cantidades 「eiativas de ios compo=enteS a meZCIar
aSi
como de si un p「incipio fue「on tomados pu「os o si uno de e=os se introdujo en la soIuci6n con
una dete「minada concent「aci6n inicia上
EI caIo「, que Se desp「ende o se abso「be al mezclar s=bstancias pu「as・ Se Ilama ca10「 lnteg「al
de disoiuci6∩. La depende=Cia de‑ ca‑o「 integ「aI Hn de … mOI de susta=Cia deI n心me「o n de
moles del soIvente, Puede exp「esa「se por u=a fomuIa empi「ica工a fo「ma de esta formuia
para mezcIas de dife「entes substancias puede se「 Variada.
EI calo「 de dISOIuci6n de un moI de sustancia (COnVenCionaimente tomado como segundo
componente) en …a Cantidad m=y g「ande de soluci6n de una cierta COnCent「aCi6n constante
(n, mOles de solvente para cada n2 mOies de soIuto) se IIama caIo「 de disoIuci6n dife「enciaI o
Pa「CialH2.
una consecuencia de la va「iaci6n del calo「 de d'SOl=Cien con la composici6n de la disoiuci6n
es que su diIuci6n de una concent「aci6n a ot「a va tambi6n 9COmPahada po「 un cambio
te「mlCO.
La va「iacI6n final po「 moI de so‑uto que va asociada con la dIIuci6n de una concent「aci6n a
otra, eS el calo「 lnteg「aI de de la disoIuci6n. Po「 ejempIo, la d血Ci6n de Ia disoluci6n HCI
39
(5OH2O), eStO eS' 1.11 mo‑a一' hasta HC一(4OOH2O)' estO eS O.139 molaI, Va PueS
acompahada po「 e‑ desarrdlo de una cantidad totaI de ∞Ior de O.30 kcaI po「 mol de cIo皿O
de hid「6geno, a 25o C. Esto se puede ver con las siguientes ecuaciones:
HCl(9) + 4OOH2O (0 = HC一(4OOH2O)
△H = ‑17.1'9 K∞I
HCl(g) + 5OH2O m = HC一(50H2O)
△H =‑17.40 KcaI
as[ que 「estando
HCI(g)(50H2O)+ 35OH2O(l)=HCI(400H2O)
△H=‑0.30KcaI
7. ENTAしPIA Y ENERGIA INTERNA
un cambio temico a vo‑ume= cOnStante・ Se debe 。ni∞mente a la dife「encia e巾e ias sumas
de las energlas de los p「oductos y de 'os reactivos・日Signifieado exacto de esto se puede
obtene「 de la siguiente ecuaci6n' ∞nOCida como ‑a p「ime「a ley de la temodinamica:
de acue「do con elIa, Cualquier calo「 agregado a‑ sistema aumenta la △E y 「eaIiza un abajo
(W) exte「no・
Despejando q de (1)
Sustituyendo en (3)
como se observa en la ecuaci6n (6), aParte de la va「iaci6n de la ene「gia inte「na, eXiste un
trabajo de expansi6n o de compresi6n. La ecuaci6n (6) puede esc「ibi「Se haciendo 「eferencia
a Ios p「oductos y reactivos como sigue:
q(P〉= (Ep ‑ E「)十P(Vp ‑∨「〉
q(P)= Ep‑E,+ PVp‑PV「
q(P〉こ(Ep + PVp〉 ‑ (E' + PV「)
Sustituyendo (8) en (7)
qp=Hp‑H「ま△H
qp = △H
(9)
Ia ecuacich (9) muest「a que a P「eSi6n constante la entalpia es lguaI aI calo「 Cuando △E y △H
son (‑) se libe「a caIor, Cuando son (+) se abso「be ca10r
Se puede re‑aciona「 ‑a △E y △H, Si se co=SIdera que los gases de u=a 「eaCCi6= Se COmPOrtan
ideaImente. po「 lo tanto, Se P=ede esc「ibir que:
P△∨ = ∩9R丁
COmO:
△H=△巨十P△∨
ng.雪mOles gaseosas de reactivos
un ejempIo pa「a obtene「 ng es eI 9iguiente:
2NaCI(s) + H2SO4 (l) = Na2SO4 (S) + 2HCI (9)
donde:
S=S6Iido
I雪liquido
g=gaSeOSO
N6tese que solamente se tiene un p「oducto gaseoso, PO「 Io que eI vaIo「 deI cambio mola「 es:
△ng= ngp‑ ngr
=2‑0=2moI
日emp10
Halla「 △E a 25o C con Ia siguiente reacci6∩:
NH3= i N2(9)+十2(g)
Calcuiando △ng
△∩9= ngp一∩9「
n9=(十十1=1
Calculando △E
△E=△H‑△n9RT
= 11040‑ (1) (2) (298)= 10444 caI
8. CALORIMETRIA
La calo「imetria como parte de ia te「moquimica. se 「efie「e a Ios cambios te「micos asociados
con Ias 「eacciones quimicas, eS deci「, Se enCa「ga basicamente de la conve「si6n de la
energia q面miCa en energia t6rmica. Po「 Io tanto, la calorimet「ia se considera una parte de Ia
de ia te「modinamica debido a que sus p「oblemas esfan basados fundamentalmente en eI
P「ime「 prlnCipio de la te「modinamica・
撮
Aho「a bien, a t「aV色S de la calorimet「ia es posibIe determina「 expe「imentaImente eI caIo「 que
abso「be o desp「ende una 「eacci6n quimica; Pa「a la cuaI hecha mano de los llamados
caio「imet「os, dent「o de los cuales tene efecto la t「ansfomaci6n de ene「gla qu血ica a
te「mica, la cuaI es r関ist「ada ∞n un term6metro adecuado' eSta temPe「atu「a Sirve como
eiemento indispensabIe pa「a 「ealiza「 Ios calculos que daran po「 resu他do la cantidad de
caIor deI p「oceso quimico some的O a estudio.
8.1. CALORiMETROS
Los caio「imetros se u刷zan pa「a deteminar los cambios que ocu「「en en la ene「gia intema o
en la entalpia, CUando eI sistema cambia de un estado iniciaI a un estado finaI・ Estos datos
se utiIizan en calcuIos te「modinamicos y temoquinicos"
Los calo「imetros pueden utilizarse cuaIitativamente pa「a detecta「 Ios p「OCeSOS eXOt色micos
y
endotermicos, y Cuantitativamente para detemina「 ia extensi6n deI proceso que esta
OCu「「iendo.
Pueden ser aplicados aI estudio de Ias propiedades dei equ帥b「io de la mate「ia) aSi como aI
estudio de ias veIocidades de cambio en estados que no estat en equiIib「io.
Los cambios de fase, en eStudios calo「imetricos de sistemas condensados, han p「Oducido
uno de los datos mds dtiIes sob「e ia tempe「atu「a de eq両b「io pa「a estos cambios, aSI como
ia estimaci6n de la pu「eza de la muestra・
EI disefro y ope「aci6n de un caIorimet「o es e= P「incipio simpIe
Pe「O datos muy sutiles
pueden gene「a「se aunque eI equipo sea simpIe. Si emba「go. medicio=eS muy P「eCisas son
「eque「‑das, PO「 Io que en Ia p「actica mode「na se 「equie「en de t色cnicas mas exactas y
atencidn meticulosa de los caio「(metros.
En la siguiente figu「a pueden observa「se la parfes de ias que consta =n caIo「imet「O de
bomba, emPIeado p「incipaImente pa「a detemina「 CaIo「es de combust‑6n.
CaIo「imetro de bomba: l) Aspecto exterio「, =) Corte Iongitudinal. La tempe「atura deI agua en
la cama「a intema (C) cambia aI quemase el aIimento en eI recjpiente (A). Ei agua de Ia
cama「a extema (D) actha c○mo materiaI de aisIamiento. ademas del aire en ei espacio vacio
(E).しa cantidad de calo「 P「Oducido se mide en F po「 ei cambio de temperatu「a de un
VOIumen dado de agua. B es una cama「a de oxigeno y G es un motor eI6ctrico pa「a
COnServa「 ei movimiento deI agua.
Ei caIo「imet「o contiene el sistema b皐jo estudio, …O O maS tem6metJOS, un CaIentador
eIect「ico y artificios de mezclado. El ∞lo「血etro esta 「odeado po「 …a Camisa, Ia cuaI
contiene uno o mas te「m6metros y aIgdn artificio para controla「 ia tempe「atu「a. EI calor
Puede se「 t「ansfe「ido e=tre el calo「imet「o y la camisa por conducci6n a t「aves de ios
mate「iales s6Iidos ∞neCtados ent「e sl; PO「 COnduccich y convecci6n a trav6s de c=aIquie「
gas que pueda esta「 p「esente y, PO「 「adiaci6nく6mica・ Tambien puede transferi「Se energfa
en fo「ma de t「abajo, a traV6s de movimientos mecanicos usados en Ia agitaci6n, PO「
COmP「eSich o exp「esi6= cOnt「a …a P「eSi6n extema, O PO「 u=a COr「iente eIect「ica u細zada
Para OPe「ar … CaIentado「・
Los estudios caIo「imetricos son muy amplios, que incIuyen Ios tres estados de ag「egaci6n de
la mate「ia, COmO una SOIa, dos o mas fases. en Ias que se incluyen casi todos Ios tipos de
「eactivos quimicos. Los intervaIos de temperatura esfan ent「e l y 15OO g「ados Kelvin. 1a
p「esI6n que puede se「 medida es de microatm6sferas hasta varios cientos de atm6sfe「as. En
el estudio de expIosivos la ene「gla que puede medi「se es ap「oximadamente de lOO KcaI
44
hasta lO Kcal para algunos calo「es de combusti6n que andan en ese intervaIo; en aIg…OS
estudios caIorimetricos se pueden obtener mic「ocaIo「ias・
A pesa「 deI ampIio intervalo de sistemas, ias condiciones estudiadas 「equieren …a gran
variedad de inst「umentos especificos y tecnicos, aIgunas caracte「isticas comunes de casi
todos elIos se enouentran en aIgunos tipos especifi∞S de ∞Io「面etros・
8.2. TiPOS DE CAしOR面ETROS
Los caIo「imet「os, Se Pueden cIasifica「 en t「es tipos: eStatCOS. dinamicos y de ¶ujo.
Los caIo「inetros estaticos ope「an en un estado de equilibrio definido en eI estado inicial y
finaI a temperatura ∞nStante; Pa「a los caIo「imet「os dinamicos f…Cio=a COn un Cambio
continuo de tempe「atura de manera que eI ∞ntenido nunca llega a … eStado ve「dadero de
equilib「io. 」os caIo〇両etros dinami∞S SOn' gene「aImente. de tamafro pequefro de mane「a
que la tempe「atu「a pemane∞ unifome a traves del ∞Iorimetro. En caIo「imetros de叫O・ un
叫O COnStante de materia, generaImente gas o liduido, Se mantienen dentro y fue「a deI
caIo「imet「o, uSualmente en condiciones de estado unfrorme. Los caio「imet「os en donde se
introduce e=lujo materia y 「ea∞iona con Io§ PrOductos acumuIados dent「O dei caIo「imet「O
「eciben el nombre de caIorimetro de tituIaci6n termom6trica.
Cuando se toma en cuenta ia inte「acci6n ent「e la camisa y el calo「imet「O, Se Pueden
disti=guir t「es tipos‥ isote「micos, de conducci6n y adiabaticos.
En los calo「imet「os de camisa isote「mica o adiabatica eI cambio de caIo「 Q, eS Peque斤a en
compa「acich con eI ∞mbio total de caIo「 dei caIo「imet「O y SuS COntenjdos. En calo「imetros
de conducci6n eI cambio de caio「 es ap「oximadamente iguaI al cambio de ene「gla deI
calo「imet「o y sus contenidos・ En calo「imet「o de conducci6n ei cambio de caIo「 es
ap「oximadamente iguaI al cambio de energfa deI calorimetro y sus co=tenidos. La
tempe「atu「a de Ia camisa isotemica se mantiene constante du「ante Ia medici6n; mient「as
que la tempe「atu「a de …a Camisa adiabatjca se ajusta a la deI caIo「imet「o todas Ias veces"
La ventaja p「incipaI dei cont「oI adiabatico, eS que, nO eXiste inte「Cambio de caIo「 ent「e Ia
camisa con eI caIo「imetro y, PO「 Io tanto. Ia tempe「atu「a deI caio「imet「o es casi constante
en
Ios estados iniciai y finai・ Esto es muy importante en aIgunas investigacio=eS donde eI
sistema 「equje「e u= tiempo conside「abIe a「a alcanza「 eI equilibrio y p=ede se「 Suficiente pa「a
favorece「 …
Cal○○imetro con camisa adiabatica. Aho「a bien, eS maS faciI medi「 una
temperatu「a constante y exacta que una temperatu「a cambiante. Po「 ot「a parte' eS maS dIficiI
de const「ui「 … CaIo「imetro de camisa adiabatica que una isote「mica; eI cont「Ol de la
temperatu「a es tedioso si se hace manualmente y, 「eqUie「e de inst「umentos compIejos si se
hace automaticamente.
A pesa「 de las venta」aS del calo「imet「o adiabatico se p「efie「e algu=aS VeCeS ei lSOtermico por
su aita exactItud en ia medici6∩. eI uso de …a CamlSa isote「mica 「equie「e que e=nte「cambio
de e=ergia ent「e ai caIo「imetro y la camisa se evalde cuidadosamente.
Aho「a bien, 「a「aS VeCeS eS POSibIe cont「oIa「 u=a temPe「atura ideal en u= Ca10「imet「O de
camisa adiabatca, y eS neCeSa「io hace「 una co「「eccich aI cambio de caIo「・ La p「incipaI
fuente de e「「o「 aI caIcular Ia t「ansfe「encia de caIo「 es, Ia falta de unlfo「midad de Ia
45
tempe「atu「a en Ia superficie del calo「imetro y la chaqueta. Ya que la tempe「atu「a de una
Camisa isotemjca es mas unifome que en la adiabatca se prefie「e sobre 6sta; aunque eI
cambio de calo「 es mas g「ande en una camisa isot6mica eI erro「 aI ∞Icula「 e! cambio de
CaIo「 es menor.
しa camisa adiabatica es mas dificiI de const田i「 y ope「a「 a menos que se labore con
controIes automaticos; la camisa isote「mica 「equie「e mas datos y calculos complejos pa「a su
p「ocedimie=tO; ademas la camisa isoくさmica se p「efiere para aque=os caIo「ife「os donde eI
Cambio de temperatura es rapido.
En caio「imet「os de conducci6n todo o casi todo el calor Iiberado o abso「bido en eI
calo「imet「o se conduce de o pa「a la camisa. La medici6n de △ET O △HT depende
di「ectamente deI calouIo de=ntercambio de caIo「, eS(o depende del conocimiento de las
temperatu「as de la camisa y del caio「(metro durante todo e=iempo en que se haga Ia
medici6∩, y COnoce「 la velocidad de transferencia deI ∞lo「 COmO funci6n de estas
tempe「atu「as. La exactitud que se puede tener ∞n un CaIo「血etro de conducci6n, eS menO「.
que la que se puede obtene「 con caiorinetr∞ de ∞misa adiabatica o isct6rmica.
Los caio「imetros de conducci6n pueden se「 del tipo estatico, en CuyO CaSO Ia camisa se
mantiene a tempe「atu「a ∞nStante, y ia tempe「atura iniciaI y final del caIo「imet「o se「an Ias
mismas que Ia tempe「atu「a de la camisa; O Pueden ser de=ipo dinamjco, en CuyO CaSO de
dife「encia ent「e las tempe「atu「as de la camisa y deI caIo「imetro se mantienen constante de
mane「a que Ia t「ansferencia de calo「 es constante. Un ∞lo「imet「o de camisa adiabafroa
Puede co=Verti「se facilmente en un calo「inetro de condu∞j6n dinamica. Los caIo「fmetros
adiabaticos que utjlizan agitado「, COn frecuencia son manejados con una tempe「atu「a en ia
camisa meno「 que la dei calo「imet「o pa「a eIimina「 ei caIo「 gene「ado po「 ia agjtaci6n, este
P「OCeSO Se =ama cont「oI pseudo adiabatico・
CALORiMETRO HUMANO
En calo「imet「ia directa, e=ndividuo humano se coIoca en el caIo「imetro, y Se mide la
cantidad de calo「 p「oducida. Sin emba「go, eS teCnicamente diffcii valora「 sin er「0「eS la
P「oducci6n de caIo「 en un sujeto de expe面IentaCi6∩・
しOS CaIo「imet「os humanos son camaras especiaIes perfectamente aislados. Una corriente de
agua at「aviesa =nOS SerPentines de cob「e en e同nterio「 deI calo「imet「O, absorbiendo calo「
producido po「 eI sujeto. Si se mide e=ncremento de tempe「atu「a deI agua, aSI como Ia
veIocidad a que se despIaza, Ia p「odu∝i6n de calo「 Puede valo「a「se con exactitud. A este
藍需詰詩語霊霊鳥書誌謹書課豊島誓書言霊窪
dispone de pocos calo「imetros tan g「andes
No obstante, … Calo「imetro humano se「ia como eI de la siguiente figu「a.
⊥̲し』
‑
二l
飯§章omie∩I〇、
/
ヽ
一
Ab轟宝や違二面b
、.
一‑￣.む生
si el sujeto esta e= Sit=aCi6n de descanso・ eI gasto totaI de energia es Ia suma de:
1. EI c坤emanado (medido a partir de‑ aumento de tempe「atura deI agua que pa:a a traVeS
de los se「pentinos que reconen Ia cama「a〉・
2. EI calo「 latente de vaporizaci6n (medio a partir de la ∞ntidad de vapo「 de agua ext「aido
deI aire por el p「imer abso「bente de agua). EI CO2 debe abso「berse pa「a eVita que se
acumule dent「o de la calT
a「a; en este P○○∞So Se libe「a ag=a・ eI consumo de oxlgeno puede
medi「se teniendo en cuenta
a cantidad del mismo que debe anadi「se pa「a mantene「 Ia
camara en condiciOneS COnStanteS.
9. EJERCICIOS RESULETOS
l. Un 「ecipiente A contiene 50g de agua cuya tempe「atu「a es de 80O C, Se deja cae「 en …
「ecipiente B que contiene 60 g de agua a una temperafu「a de 2げC. Si se conside「a que la
t「ansfe「encia de caIo「 ocurre tlnicamente ent「e las masas de agua,ふCu割es la tempe「atu「a
de equ掴b「io?
SOしUCION ・ ‥
Para 「esoIve「 los siguientes p「obIemas se ha「a uso de dos baIances de caIor' COn Ias
Siguientes condiciones:
I. CaIor ganado igual a calo「 Perdido.
=.しa suma algeb「aica de Ios ∞Iores debe se「 Ce「O.
QA=QB…
(1)
Como A pie「de caior, POr COnVenCi6n tiene signo (‑), B gana. por lo tanto, tiene signo (+)' PO「
Ioque
‑QA十QB=0
(2)
Luego ento=CeS, Pa「a nueSt「O ProbIema se tienen las siguientes condiciones:
Recipiente A
ml
=50g
Recipiente B
ml
=60g
T2=80OC
T2=20oC
T' =T。
T2=Te
Sustituyendo en ia ecuaci6∩ (1)
mlCl△T = m2C2△T
mlCl(T2‑T。) = m2C2(Te‑T「)
ei caIo「 especifico dei agua se puede conside「a「 iguaI a uno,..‥
(50g)(1.O cal/gO C) (80o C ‑ T。) = (60g)(1caI/gO C) (Te‑ 20OC)
50 (80‑丁。) = 60 (丁。‑ 20)
4000 ‑50丁。 = 60丁。‑ 1200
4000十1200 = 60丁e + 50丁e
5200= 110丁e
丁。 = 47.27 oC
48
2・ En … Calo「imetro de aIuminio, que COntiene lOO cc de gIice「ina a OO C, Se ha sume「gido
una masa de 3OOg de pIomo, Cuya temPe「atura e「a de lOOo C. EI peso del caIo「imet「o es de
40 g.
Cual se「乞=a tempe「atu「a 「esuitante? Suponga que no hay p6「dida de calor, COn el
medio ambiente.
DATOS
P
iom
o
g
mp=3009
Tp=100OC
iicerina
￣ Vさ=100cc
Tp=OoC
Cp = 0.031 cal/g oC Cp雪0.58 caVg o C
dg雪1.26 9lmI
丁e=?
EI pIomo pie「de calo「, PO口O tantO, eI baIance de caIo「 es:
‑Qp+Qa+Qg=O
Q。十Q9=Qp
P°「 i0 1anto
maca(T。‑ Ta) + m9Cg(T。 ‑ Tg) = mpCp(Tp ‑T。)
SuStituyendo vaIo「es se obtlene ei siguiente valo「:
丁e= 10238 = 10.24
3. En 220 cc de agua a 75a C se int「oduce un pedazo de hielo cuyo peso
es de 57g y cuya
tempe「atura es de ‑20O C. Ei caIo「imet「O de cob「e que contiene el agua pesa 240g y la
tempe「atura final es de 43.5o C. iCual es el caio「 espec綱co dei hieIo?
SOしUClON
Se puede supone「 que no existe t「ansfe「encia de caIo「 aI medio ambiente.
En este ejempio e同ieIo absorbe caior en tres etapas:
A) EI p「lme「O eS un CaIo「sensible, eS deci「 pasa de ‑20 O C a O O C.
B) EI seg…do es calo「 Iatente. es decir, Cambia de estado a tempe「atura constante・
C) La te「cera etapa co「「esponde a ot「o caIo「 sensibIe, eS deci「, PaSa de O O C a 43.5 O C.
49
Teminar eI p「obIema a parti「 de:
EI baIance de calo「, se hara sabiendo que
Ca10「 ganado = CaIo「 Perdido
4. DETERMINACION DE LA CONSTANTE DE UN CALOR面ETRO POR EL METODO DE
しAS MEZCLAS DE AGUA
pa「a dete「mina「 experimentaImente la constante de un ∞lo血et「O eS ne∞Sario 「eaIiza「 los
Siguientes pasos:
a) CoIoca「 una masa de agua a temPe「atu「a ambiente.
b) Equ鵬「a「 a la misma temperatura eI sistema ∞lo「imetto‑agua 「egist「ando tempe「atllraS
COn 「eSPeCtO aI tiempo.
c) Adiciona「 ot「a maSa de agua a una temPe「atu「a mayO「 que la del sistema calorimetro agua
(8O C mayor) y agita「・
Regist「ar ‑a tempe「atu「a de caida ∞n reSPectO aI tiempo.
d) Const「ui「 …a g「邪Ca y calcula「 el inc「emento de tempe「atu「a CO「「egida.
Datos pa「a equiIib「a「 aI sistema ∞io「inlet「O agua:
t(min)
19.0
6
19.2
7
19.4
8
19,6
9
19.8
10
20.0
11
C.〇.〇.〇.〇.〇.〇
〇
〇〇〇〇〇O
丁 2 2 2 2 2 2
mO12345
TOC
t(min)
ToC
12
20.0
13
20.0
14
20.0
En el minuto 14, (PuntO l, gr飾Ca l) se int「oduce a‑ caIo「imet「o' ia otra masa de agua de
tempe「atu「a mayo「・ Se mezclan ‑as masas de agua e inmediatamente se toma ia iectu「a de
o
﹁
C.8
丁 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2
1
1
8
l
"8.8888.8.8.8.
1.1
1
1
1
1
両3 5363了3839004 1424 344
・
●
・
●
C.8.6.4.2.〇.8. 8. 8.8.8
丁o22222222222121212 12 1
小器袈認諾諾
・
●
・
l
⁝1 5161了1 81 92021222324
書
経
雑
器
23・︒
器
tempe「atu「a,
con eI △T co「「egido, el cual se obtiene a parti「 del punto (1) y deI punto (2) de Ia g「都ca (I).
Se p「ocede a calcuia「 Ia constante del caIorimetro.
50
30
45
Datos dei agua contenida en eI calo「imetro・
ml三30g
Cl=1.OcaVgOC
△Tcorregido = 1.8 OC
T。=20.OoC
Datos deI agua adicionada al caiorimet「o:
m2=30g
Taguacaiien(e = 28 O C
T d。a9Uad。m。Z。l。 = 24.6 O C (PuntO 2 de la g「afica l)
Aho「a la constante deI caIo「imet「o se determina de acue「do a la siguiente iguaidad:
CALOR GANADO = CALOR PERDIDO
しa cual es exp「esada de la foma siguiente:
mlC「△T + m。C。△T = m2C(T ag.a caifente ‑ T agua mezcL@)
dedonde,
m。C。= K = COnStante del caio「imetro
y esta co=Stante Se eXP「eSa en
CaVo C
PO「 lo tanto se obtlene la siguiente expres16n
mlCl△T + K△T = m2C2 (T agua calien(e ‑ T aguさmezcfa)
sustituye=do datos en esta ecuaci6∩,
(30gX l.O caIIg OCX l.8OC) + K(1.8OC)=30gX'.OcaVgOCX(28OC‑24.6OC)
54十K(1.8) = 102
Resolviendo pa「a K,
K = 26.7 calPC
Este valo「 「epresenta ei siguiente significado fisico:
Pa「a que e‑ caIorimet「o eIeve su tempe「at=ra un g「ado centig「ado・ eS neCeSa「io que abso「ba
26.7 calo「ias.
5. DETERMINACi6N DE LA CONSTANTE DE UN CALORIMETRO POR CALOR DE
DiLUCION
Esta deteminaci6n se ejemp楯∞, en base aI t「abajo practi∞ efectuado en eI Laborato「io de
Ciencia Basica =, en eI g「upo 1251.
Semest「e lo 79/80
Sesenta y cinco m冊「os de agua destiiada a tempe「atu「a ambiente・ Se COIoca「On en un
CaIo「imet「O
Se equ出b「6 a la misma tempe「atu「a el sistema caIo「面etro‑agua' 「egistrando tempe「atu「a
con 「especto aI tiempo y, 「eP「eSenfandola e剛n g「afico (PuntO (1) deI g「緬co =)・
A continuaci6n se adiciona「on l.5 mI de acido sul師CO COnCent「ado (d = 1.84 y 98.5% de
PureZa).
Se agitO eI agua en eI caIo「inletro Ienta y 「eguIa「mente.
Los cambios de tempe「atu「a con reSPeCto al tiempo, fue「on tambien 「ep「esentados en eI
g「atco ante「ior (PuntO (2) del gr都∞ =)・
Fue calcuiada la temperatura co「「egida (PuntO (3) dei g「anco =)
Se calcuIo la no「maIidad de la soluci6n acjda軸al, mediante una titulaci6n con hidr6×ido de
sodio★
La dete「minaci6n deほconstante dei caIo「imetro se 「eaIIZ6 de la sigulente mane「a
盤霊‡謹書,= 65 mI
Tempe「atu「a co「regida = 4.1O C
No「malidad de la soIuci6n finaI = 0.510
Caio「 (Obtenido de Ia g「afica川) = 0.43899
Constante dei caio「imet「o (K) = CaIo「 pa「a Ia elevaci6n de lO C. en 65 mi de agua.
K=043899Kca‑X嵩x ÷
K = 0.06959 Kcal/grado
K = 69.59 cal/g「ado
NOTA: ReIacione esta no「maIidad po「 ei caIor desp「endldo po「 medio deI g「anco (l時
e
5
Io
I5
2o
(山賀uto3)
一.‑
〇.‑
害
書
き
害
誓
言
昌∴∴害
0
6. En un caIo「imet「o se encuentran 30mI de NaOH O.8M a la tempe「atu「a de 25 O C. Se le
adicionan 30mI de HC1 0.8M tambi6n a la tempe「atura de 25 O C (COmO eI acido esta a la
55
misma tempe「atu「a, Se Puede conside「a「 que ei calor de diIuci6n・ nO afecta a la
neut「aIizacich〉, Si eI △T es 3 a C, 4Cual es la constante de細calorinetro? Un mol de agua
SOしUCION
Ecuaci6n de Ia reacci6n
NaOH+HCl → NaCI+H2O
CaIcuIando las moies de sosa y acido
NaOH:
n = 0.8 moi/LX O.030 1it「os = 2.4X lO‑2
HCI:
n = 0.8 mo肌X O,030 1it「os = 2.4X IO‑2
como la reIaci6n es l:1; las moles de agua p「oducida son‥ 2.4 X lO‑2
Po「lotanto
X三324caI
EI baIance de calo「 es:
Qp = mH20CH2°△丁
324cai=60gXI caI/gOCX3oC+KX3oC
324caI=60gXI cal/goCX3oC+KX3OC
324cal=60gXI ca/gOCX3oC+KX3oC
324こ180十K十3
K=144I3
K = 48 cailg「ado
En este p「ob‑ema se puede conside「a「 que, a=inal de la 「eacci6n existe soIo agua'
p「incipaImente po「 que la so‑uci6n esta …y diluida eS decir eI cIo「u「o de sodio fomado es
muy peq=eho en compa「aci6n con Ia masa totaI・ Ademas el agua fo「mada e= COmPa「aCi6n
con Ia total, PO「 ‑o que, Se COnSide「a que eI voiumen totaI no cambia' eS deci「・ Se mantiene
en 60m一. po「 io tanto, la densidad se considera iguaI a l・O g/mI・ Po「 eso fue q=e en CaIcuIo se
tomaron 60g.
Calo「 desprendido (caI〉
1 350
2025
2700
3375
4050
4725
5400
6075
6750
7425
8100
a) Conestos datos dibuja「 un gr{師co de fo「ma tal que se obtenga una linea 「ecta.
b) Encontra「 eI vaIo「 de la pendiente.
c) Encont「a「 Ia ecuaci6n que rige estos datos.
d) De acuerdo a la ecuacich obtenida lCual es eI caIo「 desprendido po「 mol de agua
formada?
SOしUCiON
a) Ve「grafica IV en la pag 50.
b) Ia ecuacI6n de la 「ecta es:
y=mX+b
donde
y=Q
POriotanto Q=m ★ ∩ + b
Ia 「ecta pasa po「 el o「igen) PO「 Iota=tO' b = O
POrlo tanto Q = m★n
CaIculando la pendIente m (datos de la gratca IV)
m=
し二重二8100￣頂O
n2 ‑n1
0・6‑0・1
う7
m= 13500
c〉しa ecuaci6= que 「ige estos dato8 eS
Q = 13500
n
d〉 entonceS Para n=1.O moI
Q= 13500caI
a) Se prepa「a acido nit「ico ION (d= 1.42' 70% de pu「eza) y se enf「io a temperatu「a
ambiente, anteS de usarIo en los expe「imentos.
b) En … Ca‑0「imetro de constante conoCida' Se meZCIo NaOH l.ON y agua en la p「OPO「Ci6n
de 25 mI de alcaIi po「 50mI de agua・
se p「ese=ta「On e…n gr邪∞ Ias observaciones de tempe「atu「a (g子細co V‑ PuntO l )
c)表
ahadieron po「 cada 25mI de sosa lN, COntenida en eI caIo「imet「O' 2.5ml de la soluci6n
prepa'ada de HNO3・ Se continua「on las observacio=eS de temperatu「a y Se 「eP「eSenta「On en
el g「afico V (PuntO 2)
d) Despues de te「mina「 con las observaciones temom6t「i∞S・ Se ahadi6 a Ia soluci6n dei
caIo「imet「o, UnaS gOtaS de anaranjado de me軸o. Se observo que e川quido e「a aIcalino
todavia, PO「 Io que se tituIo con HC‑ 0.1N. Esta ope「aci6n nos Indica la que no fue
neut「alizada.
e) Tambien se detemin6 1a e‑evaci6n de tempe「atu「a al a商di「 2.5ml de HNO3 10N a 75mI
de agua. La eIevaci6n de la tempe「atu「a excede「a de los O.5o C.
Datos.
Contenido deI caIorimet「o= 50 mI de agua + 25 de NaOH IN.
怨霊器豊i。。 = 2,5m一。。∩,。ni。∩。。 5。% 。。 。gu。言。, 。i制。 。。nti。n。 1 25 。 d。 。gua.
Contenido total finaI de agua = 76.25 mI
K = 0.06959 KcaI/g「ado para 65 mI
76.25 mI es iguaI a O.08158
Elevac16n de temperatu「a co「「egida (△T) = 4.7
Soluci6n fina‑ qlle 「eaCCio=O ∞mO alcalina一〇equ面o l.Oml de HCI O.1N
Mo一‑g de base y acidos neut「a‑izados =竿霊二0・024
C
V
A
昨
G
calo「 de neutraIizaci6n po「 moトg de acido y base (con∞nt「aCi6n ap「OXimada de O.33・ Cada
uno)
△H = (4 1)(0・08Iう8) =13.9Kca1
9. La combusti6n del naftaieno CIOH8, PrOduce anhidrido ca「b6nic○・ este POr medio de un
artificio, Se hace 「eacciona「 con hidr6xido de sodio pa「a produci=.06g de ca「bonato de
sodio. EI caIo「 iibe「ado por esta ∞mbusti6n' CaIienta una masa de agua de 6Og desde …a
temperatu「a inicia‑ de 25o C hasta una tempe「atu「a finaI de 40O C' COntenida en un 「ecipiente
de cob「e cuya masa es de lOOg' CuyO CaIor especifico es O. 092 caL/gO C.しa tempe「atu「a
iniciai deI 「ecipiente de cob「e es de 25o C" Conside「ando que a=inaI deI expe「imento eI
recipiente de cob「e' tiene
en P「Omedio' La misma temperatura'
CuaI es la tempe「atura finaI
del cob「e? Considera「 que e‑ ca‑o「 desp「endido' Calienta軸camente aI c○b「e y al agua que
contiene este.
CaIor de combusti6n deI naftaIeno = 1 228.180 KcaVmoI
SOLUCION
Agua en eI 「ecipiente (Cu)
m=60g
丁l=250C
丁2=40oC
C= 1.OcaいgOC
BAしANCE DE CALOR
Qg=Qp
Qp= mcCc (T2‑Tl) + mhCh IT2 ‑T「)
Qg = 228.18
Susttuyendo valo「es
228.1 8 = (100)(0.092)什2 ‑下1)千60 (1)ゆ0‑25)
T2 = 60.670 C que es la tempe「atura final del cobre
lO. Los o「ganismos que p「odu∞∩一a gang「ena de gas producen una toXina que destruye eI
tejido, eSPeCia‑mente al tejido muscuIa「 y sueItan un gas por la feme=taCi6n del側car de
Ios ml。sculosD, Dicho p「o∞so de fermentacidn puede desc「ibi「se mediante la siguiente
c6H,2O6 (S) L§±卒We唆」 2 C2H5OH(L) + 2 (CO2)to)
a) Ca‑cu‑a「 la enta‑pfa estanda「 de la reacci6n en KcaVmol de azdear' Pa「a la reacci6n de
fementaci6n que ocu面a en una parte de‑ m。scuIo infectada po「 Bacj
us wef勅・
b)んCual es eI ∞一O「desprendido si se fementan O.1 moI de az心ca「?
C6H1 2O6
△HI = ‑300KcaVmoi
C2H50H
‑ 66・4
C02
‑鈎・O
SO」UCION
a) La △H de 「eacci6n es:
△H = ∑Jr/ (pγOd妬OS) ‑ (∑fJO/ (γeaCJivo5)
= 2(‑66.4)十2(‑94) ‑ (‑300)
= ‑20.8Kcal/moi
b) pa「aO.1 moles△H =‑2.08 Kcai
。同na muest「a de 65ml de jugo gastrico f「esco tiene una co=Cent「aCi6n de O.17M de acido
a) Calcula el peso de bica「bonato de sodio =eCeSa「io pa「a neut「aliza「 exactamente eSte
台cid0.
b) cCual es la masa de CO2 P「Oducida?
c)もCuantos llt「OS de O2 Se P「Oduce=・ Si una planta旬o compIetamente eI CO2 P「Oducido po「
ia neut「aIizaci6n? Conside「a「 e‑ CO2 a 25o C y una atm6sfe「a・ y que du「ante la 「eacci6n de
62
p「oducci6n de O2 nO Cambian 'as condicienes・ Conside「a「 ademas que eI oxigeno se
comporta como un gas ideal.
pa「a prop6sitos senc冊OS' los ca「bohidratos p「oducidos pueden ser rePreSentados mediante
Ia f6rmuIa empi「ica (CH2O). ∞n ‑o que eI p「oceso fotosint6tico neto se「ia
H20 +CO2 → (CH2O)+O2
SOLUCION
a) la ecuac16n de la 「eacci6n es:
HCI+NaHCO2 → CO2+H2O+NaCI
Las moIes de HCi son:
n=001275
po「 Io tanto) la masa de bica「bonato es:
mこ1.071g
b) ia masa de CO2 eS:
mこ0.561g
c) moICO2= mOi O2= 0.01275
PO「Iotant°.
VALOR CAL0RICO DE LOS ALIMENTOS
La combusti6n de un alimento en p「eSenCia de oxigeno p「oduce calo「・ eSte Calo「 asi
producido puede medl「Se en una bomba ca‑orirnet「ica y・ COn eSta teC=ica pode「 medir el
valo「 ca16rico de los a‑imentOS. Veamos 'a siguiente tab‑a de vaio「es caI6「ico de los
aiimentos
Cuando Ios carbohidratos y grasas so…館lizados en el o「ganismo son oxidados hasta CO2 y
H2O igual que e= Ia bomba caIorim6tJica; Sin embargo las p「Oteinas no son quemadas
totaImente, PueS Ia urea, P「Oducto teminaI deI metaboIismo ∞ntenen Cierta enengfa que no
u部ea eI organismo; PO「 eSta 「aZ6n ei valo「 energ飾∞ de las prote(nas es meno「 en eI
O「ganismo que e= eI caIo「inetJ.O.
COCiENTE RESPIRATORIO DE 」OS ALiMENTOS
EI cociente respi「ato「io C. R., eS Ia 「eIaci6n que existe ent「e eI CO2 eIiminado y eI voIumen
de oxigeno utilizado en Ia oxidaci6n: C. R. = CO2/O2
a) Ca「bohid「atos. La oxidaci6n compieta de Ia glucosa puede 「ep「esentalSe POr la ecuaci6n
C6H1206+6 O2 → 6CO2+6 H2O
Po「 Io tanto, eI C. R. pa「a Ios ∞rbohid「atos es二
c.R.=壬生=皇=1.0
02
6
b) las g「asas tienen un C" R.. menor debido a que eI co=tenido de oxigeno en su moI色cuIa en
「eIaci6n con eI contenido en ca「bono es muy bajo po「 ende las g「asa 「equieren mas oxigeno
del exte「io「. Po「 ejempIo se ha calculado que el C. R. = 0.7
PROBLEMA
Un lndividuo u帥Z6 oxigeno a …a taSa de 414.6 =t「os diarios y eIimin6 353.3 1it「OS de CO2 en
el mismo pe「lOdo. El nitr6geno urina「io en 24 ho「as fue de 12・8g.
Como las p「oteinas tienen un metaboIismo incompIeto e==te「Cambio de gases se co「「ige
pa「a la cantidad de proteinas metabolizadas y asf obtene「 =n C. R・ nO P「Oteico' ie・ la po「Ci6n
no prote'Ca del C̀ R. Tota1 1.Og de nit「6geno u「i=a「io 「ep「esenta la combusti6n de …a
cantIdad de p「oteina que 「eque「i「ia 5.92 1itros de oxlgeno y eIiminaria 4.75 1it「OS de CO2.
SOLUCiON
a) CalcuIo del C・ R. no p「Oteico・
1. Se multipIica la cant'dad de nit「6geno u「inario por ei n。me「O de litros de oxjgeno
「eq=e「idos pa「a ox‑da「 Ia cantidad de p「oteinas 「ep「esentadas po「 1.Og de nitr6geno urina「io‑
asique:
128X5 92二75.776i血OS
64
2. Se muItip一一Ca la cantidad de =itr6geno urina「io po「 Ia cantidad de litros de CO2 que 「eSuita
de esta OXidaci6n.
12.8 X2,75= 60.8 1it「os
por lo tanto, 75.776 1it「os de oxigeno inhaIado se u郡za「on pa「a oxida「 Ias p「Oteinas y 60.8
1it「os deI CO2 eXhaIados fue「on el p「oducto de esta oxidaci6n. El 「esto fue u輔Zado pa「a
oxidar grasas y carbohid「atos. Po「 ‑o tanto pa「a detemina「 eI C. R ' =O PrOteico se 「estan Ios
valo「es de Ia p「otei=a deI totaI dia「io.
02: 414.6 ‑ 75.776 = 338・824冊os
CO2: 353.3 ‑ 60.8 = 292.5 1itros
C. R. =箸=霊霊雪0.86328=鵬nop「oteico
b) E‑ C' R. no p「oteico debe convertirse en g「amos de ca「bohid「atos y g「asa metaboIizadas.
Existen tablas que dan las p「oporciones de los ca「bohid「atos y g「asaS metaboIizadas a
distintos C. R. Pa「a nuest「o valo「 de O.863 se metaboIizan o.622g de ca「bohid「atos y O.249g
de g「asas pO川t「o de oxigeno usado‑
para determina「 Ia cantidad total de ca「bohid「atos y g「asa OXidados se muIt胡Can eStOS
gramos por e‑ nine「o de lit「os de O2 COnSumido du「ante la combusti6n de Ias g「asas y
Ca「bohId「atos.
338.824 X O.622 = 210.748g de ca「bohid「atos
338.824 X O.249 = 84. 367g de g「asas
c) Ahora, Se detemina ‑a ∞ntidad de p「o垣jrlaS metaboIizadas. Cada g「amo de nitr6geno
u「ina「io rep「esenta la oxidaci6n de 6・25g de proteinas' PO「 Io tanto se muItiplica eI nit「6geno
u「ina「io totaI po「 6.25
12.8 X 6.25 = 8Og,de p「Oteina
d) EI ca‑o「 de combusti6n p「od=Cido se obtiene mu岬Cando la cantidad de g「amos de cada
aIImentO OXidado po「 eI vaIo「 calchc○ de ese aIimento.
EJERCICIOS
l. iCuanto caIo「 debe「a emplearse pa「a eIevar Ia temperatu「a de 240g de agua‑ desde 20O
C, a la p「esi6n nomai, Pa「a t「anSfomarla en vapor de agua a lOOo C? Considere que el
agua absorbe todo el ∞Ior.
RESPUESTA
148,000caI . o .
2. Calcuiar en B. T. ∪. po「 Iib「a eI caIo「 Iatente de vapo「izaci6n deI agua, tomando como base
dicho vaIor en caIorias por g「amo.
DATOS.
1 B.T. ∪. =252caI
△H「=540caVg
l libra =453.6 gramos
RESPUESTA
972 B. T. ∪. /iib「a
3. 6Cu釦to caIor debe庵empIea「se en transfoma「 una Iibra de hieIo' a or F, en VaPO「 a 212O
F? (EI caIor especifico deI hieIo es O,5 caI勾OC). Suponer que todo eI caIo「 lo abso「be ei hieIo.
△H̀= 80 caIIg
△Hv = 540 caI/g
RESPUESTA
1312 B. T. ∪. / =b「a
4. Sup6ngase …a maSa de lat6n de 300g a 200O C (CuyO C=0.09 cal/go C) y otra de aIcohoI
de 15Og a 25O C (C=0.581 caI/go C), 6ste dltimo en un caIo「而et「O de aIuminio de 120g.
Suponga que se deja caer la masa de latch y, despues de cierto鴨mpo aIcanza una Te de
58.9o C.
Cual es eI calor especifico del caIo「imetro? Supone「 que no hay pe「dida de caIo「
con eI medio ambiente.
RESPUESTA O.21 cal/gOC
5. 5OOg de aIcohol a 75O C se mezcIan con 500g de agua a 30O C, COntenido en un vaso de
vid「iO de 300g, y C= 0.14 caI/go C.しa mezcIa queda a Ia tempe「atu「a de 46O C. JCua11to Vaie
eI calo「 especifico deI aIcohoI? lndique las va「iabIes dependientes e independientes de este
CaicuIo.
RESPUESTA O.598 caVgO C
6. Una bola de hIe「「O, COn Una maSa de 320g, Se Calienta en un ho「no y se d?ja caeren 300g
de agua contenidos e…n VaSO de cobre de =Og a 20o C, la tempe「atu「a
66
finaI obtenida es de
80O C. EI calor especifico deI hier「O eS de O.105 y la deI cob「e O.092 ambos en B. T. ∪. / lbo
F. Tome que l.8o F = 1O C. Conside「e que no hay pe「dida de caIo「 en l°S aI「ededores.
a) lCual fue la tempe「atu「a deI homo?
b) 6Que cantidad de caIo「fue abso「bida por eI agua?
C) !Qu6 cantidad de caIor fue abso「bida po「 el vaso de ∞b「e?
RESPESTA
a) 633.7850 C
b) 18.000 caI
C)607.2caI
l O. Apendice
IQ Edua「do Loyo Amaud
Ejempio deI calculo de ia constante de … Caior血etro empieando datos expe「imentaIes.
Metodo deI caio「 de disoluci6n deI acido suI軸rico.
En un caiorimet「o tipo adiabatico (repuesto de temo come「CiaI) de 250 mL se coIoca「on lOO
mL de agu辛destiiada, medidos con una bu「eta, y un magnetO Pa「a agita「・ Pa「a tapa「 el
CaIo「im6tro￣ Se emPieo un tap6n de corcho con dos aguje「os, OCuPados po「 un te「mらmet「o
decimal y una je「inga de 3 mしde capacidad con lmL de acido su伽rico.
Ce「「ado e=e「mo se encendi6 eI agitado「 magn6tico y se dej6 establIiza「 la temperatu「a
du「ante t「es minutos, despu6s de la cuaI se empez6 a medi「 Ia tempe「atu「a cada minuto po「
Ot「OS t「eS minutos, Pa「a COmP「Oba「 Ia estab冊zaci6n
Se ag「eg6 eI acido sulf心「ico concent「ado contenido en la je「inga y se anotaron los cambios
de tempe「atura con el tiempo pa「a obtene「 Ios datos de la g繭ica l
A=inaI se ext「ajo una aIIcuota, de lO mし. de Ia soIuci6n de acido suif師co y se tituio con una
SOluci6n de carbonato de sodio O.5851 N, neCeS胎ndose 7.35‑ mL (de ca「bonato) pa「a Ia
neutralizaci6∩.
Calcula「 Ia constante deI caio「imet「o.
SOLUCiON
Pa「a la soluci6n deI p「Oblema se parte de la ecuaci6n de baIance de caIo「 en el caIo「imet「O.
Qg=Qp entonces Qs=Qa+QK
Q. es eI calo「 gene「ado aI dilul「Se el acido suIftlrico en agua (Qp)
Q。 eS el caIor que abso「bi6 eI acido suIfd「lCO + al agua (Qg〉
QK eS eI caio「 que abso「be eI calo「imet「o y adItamentOS (Qg)
Esta ecuacI6n en forma desa「「o=ada queda:
Qs=ma CPa (t2‑tl)=m。CPa(t2‑tl)‑K(t2‑tl)
67
Despejando K:
K=苧‑鴫
pa「a calcuIa「 el vaIo「 de K es ne∞Sario conoce「 Qs y CPa dado que T y ma se pueden
a) E血me「o de moies de H2SO4 y de agua que intervinieron en eI expe「imento.
De los datos de la tituIaci6n se puede obtener de Ia siguiente manera:
7.35XO.5851 = 0.43N de la soIuci6n de H2SO4
10
X = 21.089g H2SO4/1000 mL
X = 2.13g H2SO4/101mし
些=5.556 m。ideagua
como la g「細ca ll deI ca‑o「 integ「aI de‑ acido su柵∞ eSta COnSt「uida con base en un mol de
H2SO4, los mo‑es obtenidos se tienen que 「eferi「 a esta cantidad' lo que se consigue
haciendo lo siguiente・
⊥ = 46.043 v。CeS que Se tiene que muitipiica「 O.02172 para obtene「 … mOl de H2SO4
Entonces, Si a O O2172 moI de H2SO4 Se le ag「ega「on 5.556 mol de agua' Pa「a mantene「 la
「eIaci6n de l mol de H2SO4, Se ‑e tend「‑an que ag「ega「 5.556 X 46.045 = 225.88 moI de
agua. con 6ste dato se 「emite a la granca l‑ para obtener eI caIor desp「endido.
b) Lectu「a en la g「都ca帖
como la grafica l‑ es Ioga「itmica se deben t「ansfo「ma「 los moIes de agua a loga「ItmOS:
68
Iog 25582 = 2・4079
En la gfafica =, a‑ 2.4079 ie ∞「「eSPOnde un valor de 4.2615
1og △H = 4.2615
△H = antilog 4.2615 = 18259.97
18259.97 es eI caIo「 libe「ado po「 … mOI de H2SO4 en 255.88 moles de agua・ PO「
consiguiente, aProVeChando que la entaIpfa es una funci6n de estado
0.02172 moIes de
H2SO4 en 5 556 moIes de agua desp「e=de「an:
些些里=う%.59。。1
46.043
⊆亘りuIo clel Cp貧二
pa「a ei calcuIo dei CQa de la soluci6n de acido su‑f心「ico se tiene que recu「「i「 a la g「afica冊y
se puede obtene「 po「 intercepci6n o po「 Iectu「a di「ecta.
Pa「a inle「poia「 en Ia tabla de Ia g「anca町Se PrOdu∞ de la sigulente manera:
Kl=筈
Queesv訓da si: Kl = K+ maCPa
Es decir, S la f「acci6n m。CP。 (la masa de agua lOOmI y eI acido ahadido lmi) pemanece
constante. Pa「a el presente ejempIo.
墜1 = 120.179
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1 1. PROTOCOLO DE LOS EXPERiMENTOS
QUIM. JORGE RIVAS MONTES
PROF. DE TiEMPO COMPLETO
La catorimetria, O medida de les cantidades de cato〇時Ca una Serie de facton:矩que hacen
que las experiencfas tengan que 「eDcti「se hasta togra「 reD「Oducib師dad exactitud y DreCisien
en ias deteminaciones. Esto, Se debe entre otras ∞SaS a que Se trabaja con eI calo「 y este
no debe escapar deI 「ecinto a que se Ie ha ∞nfinado.
En la pr細ca de laboratorio, se Puede trabaja「 COn dife「entes tipos de caIorimet「os y Ia
elecci6[ de uno u otro dependera de Ia determinaci6n que se p「etenda reaI度a「 y de la
exactitlld deseada.
En todo trabajo caIorimetri∞ eS indispensabIe caIibra「 eI cabrimetro, O Sea, determinar la
cantidad de calo「 que abso「be por cada grado centig「ado para posteriomlente deteminar eI
VaIo「 de cuak画er can紬ad de calo「 Cedida o perdida ∞mo 「eSu胎do de …a reaCCi6n que
dependiendo de su naturaleza, POdra ser de diso山cfon, Su胡irnacich, ∞mbusti6n, formaci6n'
VaPO「izaci6n, neut「aIieacien, Cristal浸acien, etC.
Es de toma「se en cuenta que todos Ios ins寄rumentos debe「an estar pe「fectamente calib「ados
Para eVitar variacienes en las determinacjones; que los c割cubs estafarl gufados po「 el
baiance de caIo「, O Sea, Cato「 ganado menos calo「 perdido es isual a ce「O, de acuerdo a la
ley ce「o de la termodinamica; emPlea「 bajo Las mismas ∞ndiciones de caIibraci6n eI
caIorimet「o cuando se vaya a 「eal転a「 cuak]uie「 deteminacien; tene「 Cuidado ∞n eI
i.nc「ement。 de tempe「atura (△t), PueS Se「a neceSarie cor「∈ゆho de acuerdo a la
determinaci6n efectuada; finaImente que fa agitaci6n no vaya a se「 tan vIOlenta que p「Oduzca
unt略baj0.
La sisulente Serie de experimentos pretende famjIia「度a「 a les estudiantes en las
deteminaciones ca10「irn后面cas a nivel de laboratorio por to que sefa necesario seguir la
metodobgia de trabajo y ante todo real泣a「 Ia discusi6n antes y aI firraI de cada expe「irTrentO
y/o la unidad.
EXPERIMENTO I
CALIBRACION DE UN CALORiMETRO
OBJETIVOS OPERATlVOS
EしALUMNO
l.‑ Detemina「台experimentalmente eI valor de la consfante de un ca10「imetro'. emPIeando el
metodo de caior de difuci6n deI acido su附涌co u otro metodo.
2.‑ Manipula「a co「「ectamente el materiaI' equipo' aC∞SO「ios y sustancias pa「a calibra「 eI
Ca Io 「imetro.
ACTIVI DADES
EしALUMNO
l.‑ Adqui「i「a … 「ePueSto de temo ∞meroiaI cuya capacidad =O eX∞da Ios 500mI"
2.一ExpI cara ve「baImente y po「 escrito.
2.1. Que tipo de calo「imet「o se puede const「ui「 con eI repuesto de temo' aSi como Ios
accesorios que se 「equieren pa「a eIIo.
2.2. Como se puede cont「oIa「 eI calo「 que se t「ansmite po「 COnducci6n' 「adiaci6n y
convecci6∩.
3.‑ EIabo「a「atn pIan de t「abajo. bas釦dose en el mctodo expe「imentaI, eI p「Oblema de la
pag 58 y Ia 「efe「encia bibIiog「都ca ndme「O 14"
EI pIan de trabajo debe「a de incIuir ademas de lo estipuIado po「 el metodo expe「imentaI:
3.1. Ei manejo de t「atamiento de Ios datos expe「imentales.
3.2. Const「ucci6n co○○ecta de ia gr都ca y detem naci6n de=nc「emento de tempe「atura (△T)
de acuerdo a lo indicado po「 eI auto「 de Ia 「efe「encia b酬og「邪Ca ndme「O 8"
3.3. Deducci6n de la ecuaci6= Pa「a Caicula口a co=Stante del caIo「imet「O' baschdose en eI
baIance t6「mico.
3.4. 1nte「p「etaci6n deI significado fisico de a constante deI ca10「imet「O.
4.‑ Discuti「a con eI p「ofeso「 eI plan de trabajo.
5.‑ ReaiIZa「 P「Oiijamente la experimentaci6n el ndme「o de veces que sea necesa「io hasta
alcanza「 「eproducibiIidad en Ios 「esuitados.
6.̲ Rea=za「a una discusi6n de ios 「esultados.
7.‑ Elaborara y e=trega「a aI p「ofeso「' e=nfo「me deI expe「imento efectuado.
EXPERIMENTO 2
CALOR DE DISOしUCION DE」 CARBONATO DE SODIO ANHIDRO
OBJETlVOS OPERATiVOS
EL AL]MNO:
1. Dete「mina「a expe「imentalmente la entalpia de disoIuci6n deI carbonato de sodio
anh型O en agua en eI caIo「inetro deI experimento anterio「・
2. Manipula「a co○○ectamente eI materiaI, equipo y sustancias pa「a =eva「 a cabo la
determinaci6n anterio「.
3. 1nte「preta「a co「「ectamente eI significado fisico de EntaIpia de disoIuci6n.
4. Dete「minara eI % de e「「O「 del valo「 Obtenido experimentaImente.
ACTlVIDADES
EL ALUMNO:
1. lnvestiga「a Ios dife「entes estados de hidrataci6n dei carbonato de sodio (「efe「encia
14〉.
2. investiga「a eI efecto de la temperatu「a e= ia soIubiIidad del ca「bonato de sodio para
P「OPOner eI intervalo de tempe「atu「a a u細Za「 en eI calo「imet「O Caiib「ado.
3. Presenta「a aI p「ofeso「 un pIan de t「abajo pa「a detemina「 Ia entalpia de disoIuci6n,
(biblIOg「afia 14). Dicho pIan debera incIui「 ademas de io concebido:
3.1. ManejO dedatos (「eferencia 14)
3 2. Const「ucci6n de la 〔腔ifica y deteminaci6n de △T. (Refe「encia 8)
3 3
3.4.
4
Deducciらn de las ecuaciones pa「a caicuIa「 el vaIo「 de Ia entalpia de disoluci6n・
Forma de caicuIar ei % dee「「O「.
Discutira con el p「Ofeso「 eI plan de t「abajo.
5. ReaIizara p「oIijamente la expe「imentaci6n.
6. Rea=za「a una discusi6n de Ios 「esuItados.
7. EIabo「a「各y ent「ega「a aI p「ofesor, e=nfome dei expe「imento 「eaIizado・
EXPERIMENTO 3
DETERMINACION DE」 CAしOR DE REACCION (DESCOMPOSICION)
D巨しH2Q
OBJETIVOS OPERATIVOS
EしALUMNO
l. Detemina「a expe「imentalmente ia entalpia de des∞mPOSici6n del pe「6xido de
hid「6geno en medio acuoso・
2. Manipu‑afa cor「ectamente eI materiaI' equipo y sustancias para 10g「a「 Io ante「io「・
3言nterpretara correCtamente eI sign請ieado fisi∞ de entaIpIa de 「eacci6n.
4. Determina「a ei % de e「ro「 del vaIo「 obtenido experimentaImente.
ACTNiDADES
EL ALUMNO.
1. Investiga「a como deteminar cuantitatwamente la ∞∩∞ntraCi6n deI H2O2.
2. investiga「a como se p「epa「a una disoluci6n de pe「6xido de hid「6geno de nomalidad
3. p「esenta「a a上P「Ofeso「 un pIan de t「abajo pa陶detemina「 Ia e=talpia de 「ea∞i6n
(BibIiografia 1 4).
31. Manejodedatos.
3 2. Const「uccien de Ia gr都ca ydeteminaci6n de △T・
3.3. Deducci6n de las ecuaciones para caIcuIa「 el vaIo「 de la entaIpfa de 「eacci6n.
3 4. CaIcuIa「a la enfalpia de descomposici6n del pe「6×ido de hid「6geno empIeando
ia iey de Hess
4
Discuti「a con eI p「ofeso「 eI pIan de t「abajo.
5. ReaIIZa「a P「OIijamente el experimento.
6. EIaborara y e=t「ega「a a‑ p「ofesor' el面bme deI experimento 「eaI‑Zado.
12. PROBLEMARiO
QFB Geo「gjna Rivera RosaIes
Q Patricia Fuentes VI害はzquez
UNIDADV
l. Hacen falta 9.98 caI pa「a calenta「 una pipeta de o「O que PeSa 18.69 g de lO OC a 27
oc.乞Cu到se「台el caIo「鉾PeCifico del oro?
R) Cp = 0.0314 cai/gO C.
2. Un t「ozo de molibdeno que pesa237g yesta a lOOoC se int「Oduce en 244g de agua a
lOoC. S=a tempe「atu「a finaI del sistema es 15o C. cCual sera ei caior especifico del
moIibdeno?
R) Cp = 0.0644 caVgo C.
3. EI calo「 de fusi6n del agua es de +1.436 KcaVmoI・ 1Cual se略eI ∞Io「 molar de
SOiidificaci6n del agua?
R〉 Cp = ‑1.436 KcaVmoI
4. Si hacen faIta 9.717 KcaI pa「a evapora「 un mo同e agua liquida en eI punto de
ebu冊Ci6n nomaI. iCual se「a el caIo「 necesa「io pa「a evapo「a「 1g de agua?
R) 0.539 KcaI.
5
Una barra de hier「o aI 「ojo vivo (600o C) con 868g de peso, Se Sume「ge en agua
liquida a lOOO C. Dado que eI caIo「 especifico del hierro es O.13 caVgO C en dichas
condiciones, CaIcula「 cuantos g「amos de vapor de agua se foman a una atm6sfera. A
R) 100g・
6. Ei calo「 de combusti6n de ia saca「osa s6Iida C12H22O仕eS 1346.6 KcaVmoi・ ̀Cuanto
caIo「 se produci「a ai quema「 un t「ozo de 12g de sa∞「OSa?
R) 47.35 Kca上
7. En una bomba caio「im6trica se int「oduce l.89g de ac. benzoico sdido, C6H5COOH
con un exceso de oxigeno, COioca=do la bomba en un caIo「imet「O COn 18.94Kg de
agua a 25O C. La 「eacci6n de oxidaci6n se completa con … aumentO de tempe「atura
del agua de O.6320 C. !Cual es el calor molar de combusti6n del ac be=ZOico? EI Cp
deI agua a 25OC es O.9982 cailgO C・
R) 769 Kcai.
8
Una bomba que contiene 5.4g de aIum面O y 15.97g de Fe2O3' Se COIoca en un
caIo「imet「o de hieio que co=tie=e iniciaImente 8Kg de hielo y 8Kg de agua ljquida.
La ecuaci6n de ia reacci6∩.
2Al(S) + Fe2O3(S) → Al2O3(S) + 2Fe (S)
79
Se inicia po「 ∞ntroI remoto. AI finaIiza「 la 「eacci6n eI caIorimetro co=tieneア・746Kg de
hielo y 8.254Kg de agua. !CuaI es ei △H pa「a ia 「ea∞i6n anterior?
R) △H = ‑202 KcaI
△Hl del hielo = 80 caVg
9. JCuantos gramos de hieio fundi「ch aI 「eacciona「 1.86 g de sodio, Seg心n la siguiente
ecuaci6n?
Na(s) + H2O(i) → Na+(ac) + OH￣(ac) + % H2(g)
△H = 43,9 KcaVmoI
R)44.6g
lO. Pa「a estudiar Ias disoluciones de amoniaco Iiquido ha sido ideado un ingenioso
caIo「imet「o en eI que se determina Ios efectos caIorificos analizando la cantidad de
NH3 que eVaPO「a O COndensa en ei punto de ebuilici6n nomaI' ‑33oC.
EI caIo「 de vapo「izaci6n del amoniaco liquido es 5.581 KcaVmol.
Cuando un pedazo de sodio met訓c○ de O.638 g de peso se a員ade aI amoniaco
Iiquido, COndensan 140 ∞ de NH3 gaseOSo a 752 To町y ‑33o C.
̀Cual es el △H pa「a la siguiente 「eacci6n?
Na(s) → Na (enNH311qいdo)
R)△H= +1.4 Kcaし
11. Se fabrican dos ba「「as de metal de pIomo y hie「ro, reSPeCtivamente, de lOg c/u.
Ambas se calientan a lOO OC y luego se coIocan en recipientes id6nticos y aisIados,
cIu con un contenido de 200g de agua a 25 OC. ̀En cuaI 「ecipjente habra una
eIevacich mayo「 de tempe「atu「a? Si se desea「a eIeva「 iguaImente la tempe「atu「a deI
ag=a en dos 「ecipie=teS PO「 medio de 6stas ba「「as caIentadas a ia misma
tempe「atu「a.
̀Que masas reIativas de agua deberfan se「 coIocadas en 10S 「eCipientes?
R)3.4」
12. EI BaSO4 un Sdido insoIubIe, tiene u∩ caio「 especifico de O.111 caVgo C. EI Al2O3,
ot「o s6iido insoIuble, tiene un calo「 especifico de O.174 caVgO C. Una mezcIa de Ios
dos que pesa lg, Se caIienta a lOOo C y山egO Se Sume「ge en 15g de ag=a a 24.78O C.
S=a tempe「at=「a fi=aI del sistema es 25.55O C iCual es Ia composici6n de la mezcla
O「iginaI?
R) 30% BaSO4y 7O% AI2O3
13
Determina「 el △t co「reg‑do por eI m台todo g子がco, de … eXPerime=tO CaIo「imet「ico
que se efectu6 quemando eI ac. benzoico. Las lecturas se efectua「On C/30 segundos.
80
N心merode
Tempe「atu「a
Iectura
Ndme「ode
丁emperatura
Iectu「a
0
0.920
19
3.638
1
0.922
20
3.656
2
0.925
21
3.667
3
0.927
22
3.670
4
0.929
5
23・
0.931
6
24
0.933
25
3.673
3.675
3.677
・
7
0.935
26
3.678
8
0.938
27
3.677
9
0.940
28
3.676
10
0,942
29
3.675
11
1.200
30
3.674
12
13
14
15
16
17
18
2,400
31
3.673
3.060
3.380
32
33
3.671
3.670
3.460
34
3.669
3,510
35
3.667
.3.570
3.610
36
3.666
R) △t= 2.739O C.
14
Determinar g「都camente eI △t co「regido en … eXPe「imento caIo「imet「ico' donde
cada tempe「atu「a se ley6 cada 30 seg"
Nume「ode
Tempe「atu「a
lectu「a
N心me「ode
Tempe「atura
Iectura
0
1
2.299
2.300
14
15
1.638
1.639
2
2.303
16
1.641
3
4
2.305
2.307
17
18
1.653
1.662
、5
6
‑
8
9
10
11
12
13
2.308
7
19
1.671
2.311
20
1.683
2.315
22
1.708
2.313
2.317
2.319
2.050
1,800
1.658
21
23
24
25
26
1.700
1.718・
1.727
1.738
十747
R) △(=一0.732
15.CaicuIa「 ei cambio de temperatura del caIo「imetro y de la soIuci6n ai disoIver 2g de
NH4NO3 en lOOmI de agua. La constante termica deI caIo「inct「o es K = 12.5 caMO C.
R) △t=‑ 1.348oC.
1 6. Observe detenidamente las t「es g「香的cas.
㌢・きo裏
関田
Se 「eaijzan tres determinaciones caIorim6t「icas (CaIor de neut「alizaci6n), COn los
「esuItados obtenidos se const「uyen Ias g「翻cas A, B y C,
Pa「a las t「es deteminacjones se u輔zan tem6met「os ∞n la misma p「ecisi6n. Los
CaIo「imet「os empieados en cada caso son diferentes, Peroほdeteminaci6n en sles Ia
mjsma. Conteste las s屯uientes preguntas.
a) iEn cual de los t「es expe「imentos ei existe un mayo「 intercさmbio de caIo「 entre el
medlO ambiente y eI ∞Iorimet「o? Explique.
R) C.
b) iEn cual de Ios tres expe「imentos inte「Cambio de calo「 es m緬mo? ExpIique.
R)B.
C) Considere el expe「imento que da como resuItado el g「afico A. Se pregunta:
EI contenido caIo「仰co inicial deI caIorimet「o e「a mayo「, menO「 O igual que ia
Cantldad de caio「 en la soIuci6n de acjdo que se dep6sito inicialmente en eI.
Expiique.
R) EI contenido caIo「碕co deI caIo「imet「o e「a mayo「.
13
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U6
PRINCiPIOS DE EQUtLIBRIO QUIMiCO
PRINCIPIOS DE EQU旧BRIO QUiMICO FUE APROBADO POR EL COMITE ACADEMiCO
DEしA LICENCIATURA DE INGENIER了A QU面ICA EL MES DE OCTUBRE DE 2006.
lNTRODUCCION.
EI p「esente op心sculo esta djrigido a los alumnos que 「equie「e= de los ∞nOCimientos del
eq]聞b「io
quimico, Para 「eaIiza「 experimentos en e=abo「atorio, Sin recurrir a la temodininica.
Pa「a comp「ende「 mas faciImente los temas, Se requie「en saber la escritu「a de formuIas,
ecuaciones quimicas y reacciones; de calcuIos estequiom色tricos, CalcuIos de ∞nCentraCi6n moia「
de disoIuciones y soIuci6n de ecuaciones de prime「o y segundo grado con …a inc6gnita.
En ei campo clentifico, los p…CIPIOS 「ePreSentan Ias bases o fundamentos que sustentan a …a
discipIina cientifica, COmO Io es eI eqし輔brio quhico. Po「 ende, eI p「esente optISCuio esta dirigido a
expone「 Ias bases que sustentan aI equ朝brio qufmi∞; en eSte Sentido, Su ∞mP「enSi6n pemjtira
Sabe「 Si una reacci6n =ega o no aI equiIibrio, Cual se「a su extensi6n si se inicia con deteminadas
COncent「aCiones o cantidades de 「eactivos, quien p「edomina「a en eI equiljb「io, qu6 sucede「a si se
aItera eI equiIib「io quimico, Si se forma「a o no un deteminado p「ecipitado o si este se disoIvefa en
PreSenCia de un ion com心n, etC色te「a.
Las preguntas anteriores se pueden responde「 t「abajando mucho en e=abo「atorio, 「ealizando una
g「an cantidad de expe「imentos, en las condiciones de inte「es que sean posibIes.
Sin emba「go, Para eVita「 tanto trabajo. que 「equie「e dine「O, tiempo y dedicaci6∩, 「eSuIta de g「an
u輔dad, eStudia「 Ios principios dei equ"jbrio quinico. Esto es Ios fundamentos o bases en que se
SuStenta ia teoria deI equiiib「io quimico.
Como la teo「ia explica lo que es eI equ掴b「io quimico. bajo qu6 condiciones se iog「a, que Sucede si
Se mOdifica …a COndici6n de equiIibrio, quien p「edomina en un equi=brio, COnOCiendo eI valo「 de la
COnStante de equiIib「io, etC.しO anterio「 pemiti「a hace「 una serie de predicciones y 「ealiza「 unos
CuantoS eXPerimentos pa「a comp「oba「 Ias p「edicciones. De aqu=a importancia de estudia「 Ios
P「incipios que 「igen ai equiIib「io quimico.
Pa「a log「a「 tal fin, Se desa「ro=a「a de foma ab「eviada la teoria, Seguida de ejempIos, Calcuios de
P「Obiemas 「esueltos y p「oblemas pa「a 「esoIve「 a mane「a de auto evaIuaci6n po「 Parte del alumno
Como el equ胸rio quimico se puede estudia「 a parti「 de consideraciones cineticas (Velocidades de
reacci6n) y de conside「aciones ene「g6ticas (estudio temodinamico con base en Ia energia libre de
Gibs), en eI p「esente op心scuIo se parti「a del estudjo cinetico, POr eSta「 maS 「eiacjonado con eI
trabajo de labo「ato「IO y Se「 maS SenC用o de comp「ende「.
EI p「esente mate「iaI didactico es un complemento aI cu「so de quimica l, anteCedente ai curso de
fisICO quimica II y quimica analitica, 「eSPeCtivamente.
EIauto「
OBJETlVOS INTERMEDIOS
Al te「mina「 esta unidad eI alumno:
1. De師ra con sus p「opias palab「as todos Ios con∞PtOS de los teminos enunciados a
COntinuaci6∩:
a) Equ"ib「io quimico y sus ca「acte「isticas.
b) Ley de accゆde masas.
c) Constante de equiIibrio Kc y Kp y su 「eIaci6∩・
d) Ca「acte「isticas gene「ales de eqし剛b「io.
e) Significado fisico del vaIo「 de la constante de equIIibrio.
O Principio de Le ChateIie「・
g) Facto「es que afectan eI equ胸rio.
h) Producto de solub掴dad.
i) Efectode i6n com心n.
」) Efecto saIino.
2. Dife「encia「a los conceptos deI punto l.
3. Rep「esenta「a po「 medio de ecuaciones matem都cas Ios pu=toS b' C y h.
4. Ap‑ica「訓0S COnCePtOS deI puntol a los experimentos de esta unidad.
5. ReaIiza「a expe「imentos tendientes a ilustra「 los conceptos del objetivo n心mero l.
6. Aplica「a. aI 「ealiza「 Ios experimentos' Ios metodos de labo「atorio involuc「ados en cada
uno de 10S eXPe「imentos.
7. Exp=cara o「a‑ y po「 esc「ito Ios fen6menos que someta a estudio experimentalmente.
8 Inte「p「eta「a po「 medio de ecuaciones matematicas Ios fe=6menos estudiados
expe「imentalme=te, y que aS( io permitan
CONTENi DO.
Objetivos
l 〇一Equiiibrio qu面co
2.‑ CIasificaci6n deI equili師o quimico.
2.1 Ejercicio.
3.‑ Constante de equ冊b「io y exp「esi6n matematica.
3.1 Ley de acci6n de masas y dedu∞i6n de Ia ∞nStante
3.2日e「Cici0.
4.‑ Ca「acte「istjcas deI equ鵬「io quimico,
5.‑ ProbIemas resueItos.
5.1 CalcuIos de la constante de equiIi師O.
5.2 Calculos de las concentraciones y presi6n de equiIib「io"
6.‑ Eje「cicios pa「a 「esolver.
7.‑ Alte「aci6n deI equiIibrio quimico.
7.1 cambios de concent「aci6n y ejercicios resueltos.
7.2 cambio de tempe「atu「a y e」erCICIOS 「eSueItos.
7.3 cambio de p「esi6n.
8. Cociente Q de 「eacci6n y grado de avance de una reacci6n.
9.‑ Eje「Cicios pa「a resoIve「・
10.‑ P「oducto de soIubilidad
= + Eje「cicios 「esueItos.
1 2.‑ ApliQaCk叩eS deI producto de soIubiiidad.
12. 1 Constante de producto de solubilidad y solubilidad.
12. 1. 1 Eje「Cicios 「esueItos.
12.2 Constante de p「oducto de solub鵬ad y p「ecipitaci6n.
12.2. 1 Eje「Cicios 「esueItos.
1 2.3 P「ecipitaci6n cuantitativa.
13.‑ Efecto deI ion com心n.
14.‑ EjercICios para 「esolve「・
1 5.‑ Experimentos
1 6.‑ P「obIema「io蒔育eFa1
1 7.‑ Bibliografia consuitada.
紫8 1護駕00諾00謡94課誌⁝畿駕篭器⁝器1 2︒
Int○○duccien.
1. EQUILiBRIO QulMiCO.
Existe equ冊brio quimico cuando Ios 「eactivos se t「ansfoman a p「oductos y estos a 「eactivos.
Lo ante「io「 significa que es略n presentes tanto 「eactwos como p「oductos en la misma
「ea∝i6n, y que Se eStan tranSfomando continuamente unos a ot「os.
Entonces, en eI equiIi師o existen dos rea∞iones simu胎neas. una de 「eactivos a p「oductos o
「eaccidn di「ecta y ot「a de productos a 「eactivos o reacci6n inversa. Cuando una 「eacci6n
PreSenta eStaS Ca「acte「lsticas se =ama incp耶Ieta o reversibie, pO「que nO todos Ios reactwos
Se agOtan y SOiamente parte de eilos 「ea∞ionan, de igual foma sucede con los productos.
EI equiIib「io qu面co es una condici6n en Ia cua=as velocidades de la reacci6n di「ecta e
inve「Sa, SOn iguaies, y las concentraciones de reac鯖vos y p「Oductos no va「ian a una
tempe「atu「a constante.
EI equiIib「io quimico se iog「a sea que se inicje con los 「eactivos o Ios p「Oductos. TaI hecho
Puede demost「a「Se emPleando t「azado「es isot6picos. Como en Ia 「ea∞i6n entre yodo e
hid「6geno para foma「 yodu「o de hid「6geno. AI sustituir un poco de yodo natu「aI po「 yodo
radiactivo, de inmediato se detecta su p「esencia en eI yodu「o de hid「6geno. Tambien se
Puede partir de yoduro de hidr6geno con yodo 「adiactivo, que aI descompone「se en
hid「6geno y yodo, Se Puede detecta「 eI yodo 「adiactivo soIo.
EjempIos de equiIib「io quimjco.
1.‑ En un 「ecipiente ce「rado y a tempe「atu「a constante, Se meZCIan di6×ido de azuf「e y
OXigeno pu「OS, despues de un cierto tiempo se anaIiza su contenido, enCOnt「andose
determinadas ∞ntidades de los dos gases y ademas tri6xido de azufre.
2.‑ En … 「eactOr a temPeratu「a COnStante Se introduce tri6×ido de azuf「e, PaSado un tiempo
Se analiza eI contenido y se encuentran aIgunas cantidades del mismo t「i6xido de azuf「e y
ademas di6xido de azuf「e y oxigeno.
3.‑ A=nt「oduci「 sjmuItcheamente ciertas cantidades de hid「6geno, yOdo y acido yodhid「ico
gaseosos en un reacto「 a lOOOO C, despues de alg心n tiempo, aI anaIiza「 Ia mezcIa, Se
encuentran Ios mismos gases; PerO en Cantidades diferentes a las mlCiaIes.
4.‑ En un vaso de p「ecipitados que contiene agua dest=ada a temperatu「a ambiente, Se le
ag「egan aIg…OS m冊t「os de acido acetico, aI cabo de media ho「a se analiza la mezcla y se
encuentra parte de acido ac6ti∞, PrOtOneS y iones acetato.
5.‑ En … reCipiente ce「「ado que contiene agua destiiada a tempe「atu「a ambiente, Se Ie
bu「bujea gas amoniaco. despues de un cierto tiempo. se anaIiza su contenido y se encuent「a
amoniaco, agua e hid「6×ido de amonio.
Las concent「aciones en eI equilib「io dependen de ias concent「aciones iniciaIes de la
reacci6∩. Po「 e=0 aI empeza「 COn dife「entes concentracjones, Se Obtienen concent「aciones
dlStintas en el equiIib「io. A cada conjunto de concent「acienes (「eactivos y p「Oductos), Se Ie
=ama una posici6n de equ帥b「io・ Esto se puede observa「 en los datos de equ両b「io entre eI
hid「6geno y yodo a 425 4O C・
c○n.H2(。}(×10￣J)M
2.9070
3.5600.
2.2523
COn.I2/。¥(×10‑j)M
1.7069
。、(×10
1.6482
1.2500
2.3360
Con.HI
.
1.5588
1.6850
∠)M
CH3‑COOH(ac) + H2O(し) ‑ CH3‑COO‑(ac) + H3O+(ac)
3H2〈8) + N2(9) ‑ 2NH3〈g)
H之(9) + l2(9) ‑間(9)
N6tese que en Ios equilib「ios antehores' Ias ecuaciones. de las rea∞iones son en forma
i6nica y moiecuia〇・ En la ecuacめn i6nica soIamente se escriben los iones que intervienen
di「ectamente en Ia reacci6n, ios ot「os iones son expectantes y no se escriben. En cambio en
Ia ecuaci6n moiecular, Se eSCriben todas ias moI6cuIas de los reactivo3 y P「Oductos. Ademas
se indica e子estado de estos: ac = aClioso, L = iiquido, S = S61ido y g = gaS・
Es importante desta∞r el hecho de que Ias vel∞idades sean buales en eI equiIib「io qu面co
y que las concentraciones sean ∞nStanteS, nO Significa que 6stas, tengan que Ser由uales・
aunque se puede dar ei caso que asi sea. Tambien es importante 「esa胎「 que ei equ帥brio
quimico es a tempe「atu「a constante, PO「que Si 6sta va「ia' tambi6n lo ha∞ eI equilibrio・ COmO
se estudia「a mas adeIante.
EI equ掴brio quinlico se caracteriza porque es de naturaIeza dinamica al haber un intercambio
continuo de 「eactivos a p「Oductos y de estos a 「eactivos.
Otra ca「acte「istica es que no depende del tiempo y no impo巾a que la reacci6n sea lenta o
「apida, de todas formas se aIcanza略eI equiIibrio. Por ejempIo, la fomaci6n de cIoru「O de
piata es i…ediata, mient「as que la oxidaci6n de hierro po「 agua es le=ta.
Ag+(ac) + C「(ac〉 → AgCl(s)
2Fe(s) → 3H2O(し〉 → Fe2 O3(s) + 3H2(g)
Una vez Logrado eI eq踊b「io qufmi∞ a una Cierta temperatu「a' la concentraci6n o presi6n de
ios 「eactivos y p「oductos no va「ia・ EI equ航brio quimico se puede modifica「 po「 va「iaciones
de tempe「atu「a, P「eSi6n o concent「aci6=● Io cuai se estudiafa mas adeIante.
2. CLASIFICACI6N DEしDE EQUIし旧RIO QUIMICO.
Depe=diendo de las fases en que se p「esenten Ios reactwos y p「Oductos en el eq踊b「io
quimico, eSte POd「まse「 homog6neo o hete「Oge=eO.
Sefa homog6=eO Cuando se p「esente en una §Ola fase, Sea Sdida o gaseosa' liqujda o en
disoluci6n acuosa. EjempIos.
議欝盤詣曹薄○○￣(ac
3H2(g) + N2(g) ‑ 2NH3(9)
鵜苫端籍9も。‑(a。,
HCI(ac) + Na2CO3(ac) ‑ NaHCO3(ac) + NaCl(ac)
Para reconoce「 a este tipo de equilib「io, Se Simbolizan con un subindice en 10S 「eaCtivos y
PrOductos (S), (し) o (ac) y (g), COmO Se ihdic6 anteriomente・
El equilib「io es hete「ogcheo, CUando se presente m台s de una fase. EjempIos:
籍諸島嘉島癌。(。,
3Fe(S) + 4H2O(g) ‑ Fe3O4(S) + 4H2(g)
NH4CO3(ac) + NaCI(ac) ‑ NaHCO3〈s) + NH4Cl(ac)
CaCO3(S) + Calo「 ←→ CaO(S) + CO2(g)
90
Na2S(ac) + Ca(OH)2(S) ‑ 2NaOH(さc) + CaS(3)
FeCI3(aO + 3NaOH(ac〉 ‑ Fe(OH)3(S) + 3NaCI
H2SO4(ac) + Na2CO3(ac) ‑ CO2(g) + Na2SO4(。。) + H2O(L)
Es importante mencionar que muchas rea∞iones de equiIibrio heterog6neo deben 「ealizarse
en 「ecipientes o reacto「es cerrados. pa「a evita「 que a卸n p「oducto o reactivo en foma de
gas se desp「enda y enton∞S Se 「OmPe el equiIibrio o no se log「e. 1gualmente hay muchas
「eacciones que pueden 「ealizarse en recipientes o 「eacto「es abiertos.
2.1 EJERCICIO.
CIasmca「 a los sigu‑enteS equilibrios en homog6neo o hete「pg6ne〇・
a) 6H2(g)十2N2(g〉 ‑ 4NH3(9)
b) C〈s)十〇2(9)一CO2(9)
C) 2Na(§) + CI2(9) ‑ 2NaCl(g〉
;)認諾霊能葦OOC2H5(8C +
2O
3. CONSTANTE DE EQUIしiBRIO Y SU EXPRESION.
‑
Una vez Iog「ado el equ胸rio a cierta temperatu「a' ia ∞n∞nt「aCi6= de 「eactivos y productos
no varian. Este hecho pe「mite deducir, a Parti「 de la ley de acci6n de masas, …a 「eIaci6n
generai ent「e sus concentraciones mola「es, de taI foma que 「esuIta se「 constante.
3"1 La ley de acci6n de masas
eStabIe∞ que Ia veIocidad de una 「eacci6n es p「opo「cional a
la concent「aci6n de ios 「eactivos, eIevados a una potencia 「epresentada po「 sus 「e;pectivos
.coeficjentes estequiometricos.
Sea la ecuaci6n de una 「eacci6n gene「ai aA + bB ←→ CC + dD. Si se supone que Ia 「eaccich
di「ecta (「eactivos a p「oductos) e inve「sa (P「oductos a reactivos) se 「eaIizan po「 mecanismos
SenC剛os en una soIa etapa.しas velocidades di「ecta Nd) e inve「sa N,) de acue「do a la ley de
acci6n de masas se「an
Vda[A〕a【B】b y v,a [C]C【D】d
De la p「opo「cionalidad se pasa a Ia iguaidad int「oduciendo una constante q=e 「ePreSenta la
Veiocidad especifica de cada 「eacci6巾A川ega「 aI equ冊brio ambas veIocidades so= iguaIes
Vd=Vi
kd 【A]a[B】b = k, [C]C【D]d
Al d。SPeja「ias 。。nSt。。t。S, S。 。b,i。n。生=吐吐
k○
○Ar囲
Como el producto de dos co=StanteS eS Otra COnStante, eSta 「eSulta se「 Ia co=Stante gene「aI
de equiiib「io.
K印=韓皆
音91
La a=te「io「 es Ia expresi6n gene「aI de Ia constante de equiIjbrio y pa「a esc「ibi「Ia es ne∞Sa「io
que se conside「e:
a〉 しa ecuaci6n pa「ticuia「 balanceada.
b) La concentraci6n moIar de 「eactivos y productos.
C) EmpIea「 Pa「6ntesis 「ectangulares pa「a indica「 Ia con∞ntraCi6n mola「.
d) EI estado de ag「egaci6n de reactwos y p「oductos no se incIuye.
e) La potencia de 「eactivos y productos comesponde a sus 「espectivos c∞ficientes
estequiom6tricos de Ia ecuaci6n baIanceada.
f) Seg血sea eI equ航b「io homog6neo o heterogeneo, la concentraci6n se da en teminos
de m01IL o de presi6n,
Como la ∞nStante de equilib「io es un nume「o, Su Valo「 es iguaI aI cociente de Ias
moIa「idades de los p「oductos' eIevados cada uno a …a POtencia iguaI ai coeficiente
estequiom6t「jco de la ecuaci6n baia=Ceada, djvididas po「 eI p「oducto de las moIaridades de
los 「eactivos en equiIib「io・ eIevados a
…a POtenCia dada po=os coeficientes
estequiometricos de la ecuaci6n.
La constante de eq踊bho es v訓da a una tempe「atu「a constante pa「a ‑a 「ea∞i6n y
SuPOniendo que se realiza en una soIa etapa.
3.1 EJERCICIO.
Esc「ibir la expresi6n de la constante pa「a Ios equ硝b「ios deI eje「cicjo ante「io「.
4. CARACTERIsTiCAS DE LA CONSTANTE DE EQUILIBRIO.
・しa constante de equ帥師o tiene vaIidez cuando la concent「aci6n moia「 de las
SuStanCias es baja, eS deci「 estch d血idas y su ∞mPOrtamjento se ap「oxima a Ia
idealidad. En caso contra「io se te=d「la que emplea「 ia actjvidad, COmO se eStudiafa en
el cu「SO de fisicoquimica.
・ Cuando Ia constante de equ帥brio esta en f…Ci6n de la actividad se Ie lIama constante
te「modinamica, mientras que si esta en funci6n de Ia concent「aci6n moIa「 se
denomina Kc, la
●
c
se 「efie「e a la concent「aci6n moIar.
La constante de equ硝b「io, Se 「efie「e a la reacci6n di「ecta y pa「a la reacci6n inve「sa es
la inversa de ia co=Stante・ eS deci「 l/Koq. S=a constante de equ硝brjo pa「a …a
reacci6n es de O.23, Pa「a la 「eacci6n inve「sa se「a l/0.23.
:￣
. Cuando se t「ata de gases la constante de equiIib「io es Kp, la p sig=南ca presi6∩.
. La constante de equilib「io puede tene「 unidades de concentraci6n moIa「 pa「a Kc, O de
P「eSi6n pa「a Kp‑
Seg血
sea eI equiIibrio. Aunque hay casos en los que es
adimensionai
●
Las constantes de equlIjbrio se dete「mlnan eXPerimentalmente por dife「entes metodos
COmO ios quimicos o fisicoquimicos,
.しa co=Stante de equ航b「io es …a magnitud q=e descrjbe la condici6n de equ帥b「io y
desde ei pu=tO de vista cjnetico, Significa que se igualan Ias velocidades de la 「eacci6n
directa e inve「sa.
●
日Valo「 de ia constante varia si se modifica la tempe「atu「a. Po「 ejempIo pa「a Ia
「eacci6n en fase gaseosa CO2 + H2 <→ CO + H2O a 700 OC tiene un valo「 de O.534
atm, mjent「asque a lOOO OC es deO.719 atm
●
El vaIo「 de la constante es pa「ticuia「 pa「a una 「eacci6n especifica y su vaIor
depende「a de su estequiomet「ia. EjempIo.
92
A lOOO OC la misma 「eacci6n en fase gaseosa, Se PUede escribir de dos fo「mas
modificando Ios coeficientes estequiometricos:
N204←→2N02
Kp「 =0・36a血
l/2N2O。.→ NO2 Kp2 = (0.36)1俄= 0.60 atm
Cuando se muit印Can PO「 un facto「 los coeficientes estequiom命巾cos de una ecuaci6n
de equ航b「io balanceada, la ∞nStante de equiIib「io de la …eVa eCuaCi6n (K2〉, eS Kl
eIevada a la potencia del facto「 de muIt胡CaCi6n. La ecuaci6n H2(g〉十i2〈9) ‑ 2HI(9) Si se
muItipIica po「 1/2 da l/2H2(g〉 + 1I2I2(g) ‑ HI(g).
La constante de equilib「io para esta nueva ecuaci6n es K2 = (Kl半
Como Kl eS 54.5, entOnCeS K2 = (54.5)W2= 7,38
Cuando dos o mas ecuaciones quimicas se suman pa「a p「Oduci「 ot「a ecuaci6∩, Ia
COnStante de equi=brio pa「a la ecuaci6n totaI o neta, eS eI p「Oducto de Ias constantes
de equ胸rio. EjempIo.
籍灘掘∴.
La constante de equiIibrio, Se 「efie「e solamente aI estado finaI deI equiIib「io. No
lmPOrta Si se log「a en poco o mucho tiempo o sj pasa por dife「entes etapas. En este
caso, la constante de equ鵬「io de Ia 「ea∞i6n totaI, eS eI producto de Ias constantes
de cada 「eacci6「‖ndividuai. esto es Kt = KIK2.しa 「eacci6n SO2(g) + NO2(g) <→ SO3(9) +
NO〈g) Se Puede 「ealiza「 en dos etapas
Etapal SO2(g)+1/2O2〈g)‑SO3(g〉
Etapa2
Kl=20
NO2(g)‑ NO(g)+1/2O2(g) K2=0012
La suma da Ia ecuaci6n totaI SO2(g) + NO2(g) ‑ SO3(g) + NO(g)
La constantede eq踊b「iO eS Kl = (20)(0.012)
K! = 0 24
Cuando eI vaIo「 de la constante es g「ande (>1), Significa que en eI eq川IIb「io
p「edominan Ios p「oductos, y Si es muy grande que la 「eacci6n es casi completa.
Si eI vaIo「 es chico (=1), Sjgn南ca que en eI eqし面b「io, Predominan los 「eactivos. En eI
caso de se「 muy pequeha;qHe el eqし輔b「io esta despIazado prdeticamente hacia los
「eactiVOS.
Ejempios.
a) 67
b) 3×10￣5
c) 567
d) 4×10￣30
En e=nCISO a eI vaior es g「ande por io que en eI eqし冊brio p「edomina= Ios p「oductos y
Su COnCentraCi6n es g「ande comparada con Ia de Ios 「eactivos.
Pa「a e=nciso ±, aI se「 el valo「 chi∞, Significa que en eI eql輔b「lO P「edominan los
reactivos y la concent「aci6n de Ios p「Oductos es peque南.
En e=ncISO g COmO el valo「 es muy g「ande se podria pensa「 que eI equ掴b「io esta
despiazado hacia p「Oductos y que la 「eacci6n es casi compIeta.
Con e=nciso d eI valo「 es muy chico, POr lo que se podria pensa「 quep「edominan los
reactivos y ios productos son escasos.
En el eq両ibrlO hete「og6neo, la exp「esi6n de la consta=te =O incIuye ni 10S Sdidos' ni
liquidos pu「os, PO「que SuS Cantidades no va「ian …a VeZ Iog「ado el equ帥brio' O Se
93
asume que su actividad es ia unidad. Po「 tanto se conside「a que estall incIujdos en Ia
COnStante de equ掴brio. EjempIos
Ag
(a。〉十C「(a。) ‑ AgCi(8) K。= IAg
]【Cll
NH3(g)→ H2O(し)一NH;(ac)+ OH‑(ac) Kc=
. En ei caso de equ朝brios gaseosos' la constante esta en funci6n de la p「esich y se
Simboliza como Kp.
Sea ei ∞SO de una 「eacci6n gene「aI aA +bB <→ CC + dD la exp「esi6n de equilib「io
eS
Kp=藷
La Iet「a p significa Ia presj6n parcial y Ios exponentes, los coeficientes
estequiom色tricos de la ecuaci6n balanceada.
●
La vaIides de la exp「esi6n de Ia constante es a temperatu「as a胎s y moderadas
P「eSiones. Estas restricciones se deben a que b争jo esas condiciones Ios gases reales
Se aPrOXiman aI comportamiento ideaI.
. Existe …a 「eIaci6n entre Kc y Kp que se puede deduci「 a parti「 de Ia Iey gene「aI del
estadogaseoso PV=nRT dedonde P=皇RT
V
Como nNes concentracj6n, Ia ecuaci6n se t「ansforma a P = CRT
AI sustitui「 la ecuaci6n en ia exp「esi6n de equ鵬rio en funci6n de la p「esi6n se obtiene
Kp=寵粍詳
Kp=簿緒
Como (a + b) ‑(C + d) = △n o n心me「o demolesyademas K。eSta 「eP「eSentada po「:
覧=緒po「 tanto ‑a reIac‑6n ent「e ‑as dos constantes es
K. = K。(RT)△n
EjempIo.
CaicuIa「 Kp y K。ParaeI equ胸「loen fase gaseosa
3H2 + N2<→ 2NH3
Si a una tempe「atu「a de 450 OC y a …aP「eSi6巾tOtal‑de 50 atm, Se inicia la mezcIa de
hidr6geno y nit「6geno en una p「opo「ci6∩ 3:1. En el equ帥brio se encuent「a eI 9.6% de
amoniaco, eI 22 6% de nit「6geno y eI 67% en voIuplen de hid「6geno.
Soluci6n.
P「imero, Se CaicuIa la p「esi6n pa「ciai de cada uno de ios gases en eI equiIib「io, COn base en
Ia ley de J. DaIton de las p「esiones parciaies, que estabie∞ que la p「esi6n pa「cial (Pp) de un
gas es IguaI al p「oducto de la f「accj6n en voIumen M〉 po「 Ia p「esi6n totaI (P(): Pp = VfP!
P「esi6n pa「ClaI deI amoniaco P = (9.6/10O)(50 atm) = 4.80 atm.
P「esi6n parciaI del nitfogeno P = (O.226)(50 atm) = 11.30 atm
P「esj6n pa「ciai del hjd「6geno P = (O.670)(50 atm) = 33.9 atm
94
宣鎚吐出Se eSc「ibe ia exp「esi6n de equ鵬rio quimico en f…Ci6n de la presich.
̲ 庇が脚。)書 ̲V̲
Kp=駒=Kp
件80a研
e3.9a胸部1.30の砺)
Kp雪523xlO‑5 a而
Terce「o se ∞IcuIa △n y se sustituye en la ecuaci6n correspondiente.
△n = (2 moIes de NH3〉一【(3 moIes de hid「6geno‑ 1 moIde N2)]
△n=‑2
Kき=芯(R丁)△∩
5.23 × 10‑5 atm = K。 【(0.082 L‑atm/moI OK) (723 OK)]￣2
Se despeja K。 y Se Obtiene un vaIo「 de O.838 M‑2
Es importante me=Cionar que en generaI se omifen las unidades de Ia constante de equ掴brio
POr Simp楯CaCi6n.
Un caso particuIa「 de‖equiIib「io hete「Og6neo es la constante deトProducto de solubilidad que
se 「elaciona con Ia soIub嗣ad de ∞mPueStoS eSCaSamente solubies. Como eI s61ido en
卸ua es poco so‑ubIe' lIega un momento en eI cual ya no se disueIve mas s6Iido
6ste
pe「manece constante y se estabIece eI equ冊b「io con sus iones. Por ejemp10 eI hid「6×ido de
calcio, eS un COmPueStO POCO SOlubIe en agua' CuyO eq踊b「io ent「e el s6"do y sus iones es
eIsiguiente
Ca(OH)2〈§) ‑ Ca2
(。。) + 2OH‑(a。)
Pa「a este caso la constante de equi=b「io 「ecibe eI nomb「e de producto de soIub冊ad:
K.s = 【Ca2
】[OH￣]2
Poste「iomente se abunda「a en eI tema de Kps por su e)densi6n y aplicaci6n en la quimica
analitica.
5. PROBしEMAS RESUELTOS.
En eI caso mds simp‑e, Ia co=Stante de equ帥b「io se caIcuIa conociendo la ∞nCe=t「aCi6n de
「eactivos y p「oductos en e‑ eq踊brio. En ot「os casos es neceSa「io dete「mina「 Ia
concent「aci6n en eI equi輔O a Partir de aIguna ∞ncentraCi6n面ciaI y ot「a concent「aCi6n o
t「ansfomaci6n en e‑ equ帥b「io, a Parti「 de esos datos y con base a la estequiomet「ia de Ia
ecuaci6n balanceada, Se CaIcuIan las concent「aciones 「estantes.
Conocido eI vaio「 de la constante de equ冊子io y su expresi6n pe「mite 「ea=za「 una se「ie‑de
calcuios, PO「 ejempIo, Pa「a COnOCer Si aI mezcIa「 dete「minadas cantidades de 「eactivos se
log「a「a e‑ equilib「io o calcular la p「esj6n pa「Ciai de … reaCtivo o producto
etCete「a.
A continuaci6n se 「esoIve「all a‑gunos p「obIemas pa「a iIust「a「 una aIte「=ativa de soiuci6n.
Recuerdese que antes de proceder a 「esoIve「 … PrObIema・ Se debe asegu「ar que Ia
ecuaci6n esta baianceada, distinguir si el eql輔b「io es homog6neo o hete「OgeneO y que Ia
concentraci6n es en moI/L o p「esi6n. Ademas pe「cata「se si con los datos que dan se puede
resoIve「 el p「oblema・
9う
5.1 CÅしCUしO DE LA CONSTANTE DE EQUILIBRIO.
1.‑ CaIc=ia「 la constante de equ帥b「io pa「a Ia 「eacci6n CI2 + CO ‑ COCI2 en fase gaseosa.
Cuando e剛n 「eactO「 de 5 1itros a una tempe「atu「a fija, Se ifenen en el equ掴輔o l.O moI de
CIo「0, 1.5 mol de CO y 4.O moI de fosgeno (COCI2).
Soiuci6n.
AI da「 en la concen(「aci6n en el equ鵬「io se caIcuIa su ∞∩∞ntraci6n mo‑ar (moVL), POrque
ei 「eacto「es de 5 L
【CI2】= 1 moV5L=0.20M
[COi雪1.5 moII5L = 0.30 M
【COCl2】 = 4 moV5L= 0.80 M
Se esc「ibe la exp「esi6n de la constante de equiIib「io e= funci6n de 'a collCentraCi6n y se
SUStituye= los vaIo「es de la co=∞=t「aCi6n en ei equiIib「io.
Kcこ
上⊆哩1 aIsust‑tui「setiene Kc=轟
[cl癌OI
に= 13.33 M‑1
2・‑ Calcular Kc pa「a el sistema en fase gas∞Sa 2HI ‑ l2 + H2, Cuando en un 「eactor de un
Iitro a tempe「atu「a constante・ Se int「oduce O.5 moI de yodu「o de hid「6geno y cuando se lIega
aI equiIib「io eI 12.5% se ha disociado.
S°iuci6∩.
Se caIculan Ias concent「aciones mola「es de yodu「o de hid「6geno y p「oductos, que SOn
gene「ados po「 ia disocIaCi6n dei HI,
La disociaci6n de=2・5% de … mOI significa 1251100 = 0.125 de Hi Como se int○○duce O.5
moI, Se tend「a O 5 × 0.125 = 0.0625 mol que se disocian. La concentraci6n de Hl es
[叩= (m。Ies lnlCiales)葛(moles que se disocian)
[Hi】 = (0.5) ‑ (0.0625) = 0.4375 mol
Las concent「aciPneS de los p「oductos se calculan con base en la ecuaci6= de equ油b「io y su
1‑2】=04375m。冊×砦= 021875m。‑
【H2l= 0・4375爪。川x器= 0・21875 mo‑
Como葛e=eacto「 es de un l't「O・ Se tiene la concentraci6n en mo一/L, la cual se s=Stituye en la
exp「esi6n de equ帥brio
碇=寵」 Kc=
Kc= 0.109375
申43 75山車
3.‑ Calc=Ia「 la co=Stante de equiIib「io, Cuando a tempe「atu「a y p「esi6n ambiente, en un
reacto「 de un lit「o' Se meZClan un moi de etanoI (EトOH) co剛n mOi de acido acetico (AcOH),
Pa「a forma「 en el equ
b「io acetato de eti10 (AcOEt) y O.67 moi de agua,
Soluci6n.
96
La ecuacjdn de equilib「io es EトOH(し) + AcOH(ac) ‑ AcOEt(a。) + H2O(し)
Con base en ia ecuaci6n qu血ica po「 Cada moi de 「eactivos, Se genera un mOl de p「Oductos;
pe「o en eI equiIib「io hay O.67 moI de agua' e=tOnceS en eI eq踊brio se tend「at1 0.67 mol de
acetato de etiIo, 1 ‑ 0.67 moI de etanoI y acido ac6tico. Es decir O.33 moI"
Aho「a se escribe la expresi6n de.Ia ∞nStante de equiIibrio, en la que se sustituyen Ios
vaIores de la concent「aci6n de 「eactivos y p「oductos.
Kc =鞄a‑ sustltu‑r‑osdatas Kc=鵠鵠Kcid.122
4.‑ CaIcuIa「 Kp y Kc pa「a la 「eacci6n en equiiibrio 3H2 + N2 ‑ 2NH3 a lOO atm de p「esi6n total
y 450 OC, Cuando en eI equil師O Se tiene 62.7% de hid「6geno 20.89% de nit「6geno y 16.41%
de amoniaco.
SoIuci6∩.
Pa「a caIcuIar Kp, Se CalcuIan p「ime「o las p「esiones parciales de 「eactivos y p「Oductos, COn
lide「ando Ios po「centajes en el equilib「io.
PNH3= (16.41/10O ) 100 atm = 16.41 atm
PH2 = (62.7/100) 100 atm = 62.7 atm
PN2 = (20.89/100) 100 atm = 20.89atm
Aho「a se sustituyen en la expresi6n de equiIib「io.
Kp=轟克
Kp=詩誌
Kp=523×10￣5atm‑2
Pa「a caIcula「 K。, P「ime「o se calcuIa el nOme「o de moIes (△n) y luego se sustituye su vaIor y
eI de Kp en la ecuaci6n que 「elaciona ambas constantes・
△∩ = (mol de p「oductos)一(moI de reactivos)
Kp= Kcm△n entonces i。=豊
[(2掴00 K)0・082崇]￣之
Kc = 18.38256 × 10‑2 moII」
5.2 CÅしCULO DEしAS CONCENTRACIONES Y PRESiON DE EQUiしIBRIO
A continuaci6n se 「esolver知algunos p「oblemas en los que se conoce el valor de la
constante y se tiene que pia=tea「 alguna ecuaci6n de p「imero o segundo g「ado co= una
inc6gnita pa「a pode「 soIuciona「 eI probIema.
1.‑ CalcuIa口as concent「aciones en eI equ油b「io CO + H20 ←→ CO + H2, Cuando en un 「eactor
de 5 1it「os se int「oduce 2 mol de CO y agua a 800 OC pa「a fo「ma「 CO2 e H2・ La constante de
equillb「IO eS de l.2
97
SoIuci6n,
Como se conocen las moles iniciales de 「eac髄vos y la c○nstante de equilibrio, Se「a neceSario
Plantear una ecuaci6n de primer grado ∞n …a inc6gnita, Pero Prime「o se calcuIa la
COnCent「aCi6n moIa「 de 10S reaCtivos, PueSto que el reactor es de 5 1itros.しa ecuaci6n es
【CO】雪[H2O] = 2 moV5 Iitros = 0.4 M
De la ecuaci6n de equiIibrio se puede observa「 que Ia 「eIaci6n de moles es l:1 tanto pa「a
reactivos como pa「a productos. Esto servira pa「a pIantea「 la ecuaci6n de p「ime「 g「ado. Sea x
la concentraci6n pedida, COmO Se面cia con O.4 M de 「eactivos, en ei equiIib「io se tend「a:
巨q重H,]
1・2=晶1・2
申0壇OI
」珪̲
巾.4‑坪
ResoIviendo pa「a x, Se SaCa raiz cuad「ada a toda la ecuaci〔m.
1.0954451 = 〇二」̲
0.4‑r
Por tanto x = 0.2091098. Con este vaIo「 se caicuIan Ias concent「aciones en eI equi=b「IO.
[CO】 = 【H20I =
0.4 ‑0、2091098 = 0.1908902 M
【C02】 = 【H之】= 0.2091098 M
IC6mo se comprueba que esas concentraciones son de equ朝b「io?
2.・ CaIcuIa「 el ndme「O de moles de NO que se debe ag「ega「 (Sin va「iaciones de tempe「atu「a
y p「esi6n), Pa「a aumenta「 la cantidad de NO2 a 3.O moI, Cuando en un reacto「 de un lit「o, Se
encuent「an (a T y P constantes) mezcIadas en eI equiIibrio o.1 mol de NO2, 0.8 moi de S02,
0.4 moIde NO y O.6 moI de SO3, Seg心n la ecuaci6n NO2 + SO2 ←タNO + SO3
SoIuci6∩.
Como se tienen las moIes en eI equ帥b「io y ei reacto「 es de un =t「0, Se tiene ia concent「aci6n
moia「. Aho「a se plantea el p「Obiema en teminos de que x sea eI rl心mero de moIes de NO
que se 「equie「e caicula「; Pe「O tOmando en cuenta que a=nt「oducir deteminadas moles,
tend「a que habe「 un 「eajuste de la concentraci6n de p「Oductos y 「eactivos.
CalcuIo de la constante.
Kc =嵩説se sustitUyen ios va‑ores Kc=轄雷
K。こ3.O
Sea x ias moles de NO que deben ag「ega「se, COmO ya Se tiene O.1 mol de NO2 y Se quie「e
que sean 3.O mo=a djfe「encia es de O.2 moI; Pe「O de aclle「do a la ecuaci6n de equiIlb「io,
PO「 Cada O.2 moI de NO2 Se 「eque「I「an O.2 moI de SO2 y Se PrOduci「an O.2 mol de cada uno
98
de los p「oductos. En consecuencia, en eI eqし離b「io se tend「an ahora las siguientes
COnCent「aCiones.
【SO2I三0・8十0・2= 1・OmoI
【SO3] =0.6 ‑O.2 = 0.4 moI
【NOI =X+0・2
[NO2] =0.3 moi que se 「equie「en
(珪2Xo・乙)
(0.3Xl)
Despejando y 「esoIviendo pa「a x, Se tjene que x = 2.05 moI que son Ias que hay que agrega「.
3. CalcuIar eI n心mero de moles de p「oducto en eI equmbrio gaseoso si una moI de PCI5 eS
jntroducida a un 「eacto「 de … Iitro y eI 20% de PCl5 Se disocia en eI equiIib「io PCl5 ←, PCl3 +
Ci2 a …a temPe「atu「a y P「eSi6n constantes.
S°Iuci6∩.
1niciaIme=te Se int「oduce un moI de PCI5 y SOIamente e1 2O% se disocia・ Esto sjgnifica que
dnicamente O.2 mol (1moI x 20/100) se disocian, PO「 Io que en ei equ鵬rio habfa (1moI ‑ 0.2
moI) = 0.8 mol de PCI5.
Seg血ia ecuaci6n balanceada, PO「 Cada moI de PCI5, se foman un moI de PCI3 y una de
CIoro. Como en eI equiIib「io se tiene O.8 moi de PCl5:
(1朋olαうXo.8moIPαう)
1mo/PCl,
moI de clo「o = 0.8
entonces Ias moles de p「oductos se「an Ias mISmaS, eS deci「 O.8. Como el 「ecipiente es de u∩
iit「o, la concentraci6n de 「eactivos y productos es O.8 moiIL
…嘉I議等一議書岩盤需品雑器嘉露端鷲
Soiucidn.
Como inicamente se conoce Ia concent「aci6n iniciaI y Ia constante de equiIib「io, eS
necesa「iO Piantea「 una ecuaci6n.
Sea x la concent「aci6n en equilibrio de p「oductos y 「eactivos, la ecuaci6n se pIantea de la
Siguiente fo「ma二
COCl2<→ CO + Cl2
0 095‑×
×
×
La exp「esi6n de la constante de equ帥b「io es K。
匝四囲
にOCl事]
Aho「a se sustituye el vaIo「 de la constante y Ias exp「esiones de x
Kc=晶=志=22×1010
2.2x「O、10(0095‑X)こ×2
=>
209×10￣1↑‑(2.2xlO●10)x‑×2=0
99
X2十(2.2× 10￣10)×‑2.09× 10
11 =O
Esta es una ecuaci6n cuad「atca que a=esolve「 para x positiva da un valo「 de 4.6 × 10‑6
moVし.
Con este dato se calculan ias ∞nCent「aCiones en eI equi"brio.
【COC‑2] = 0.095 ‑4.6 × 10七= 0.0949954 moVL
諾‡託幣
【Cl2I=4.6×1げ
Comp「obaci6n. Se悔ne que obtene「 eI vaIo「 de Kc aI sustituir las concentraciones en la
expresi6n de equilibrio〇
㌦雪醐=22河0
5.一CaIcuIa「 la presi6n parcia‑ del mon6xido de ∞「bono gas' Si en ei equ輔brio C(s〉十CO2(g) ‑
2CO(g)一a p「esi6n pa「ciaI del CO2(9) eS de O.100 atm.しa constante es 167.5 atm a esa
tem pe ratlI ra.
SoIuci6∩.
Sea x la p「esi6n pa「cial deI CO, la cuaI se sustituye en la expresi6n de equiIib「io y se
despeja. No se incIuye ai ca「b6n po「 Ser S61ido pu「O.
Kp=豊
Kp=蕊=167.5atm (X)2=167.5atm(0.1OOatm)
X=4.10atm
Pco = 4.10 atm
6. CaIcuia「 las presio=eS Pa「Cia‑es de N2O4 y NO2 gaSeOSOS e= ei equilibrio a 25 OC N2O4 ←→
2NO2.しa constante es O.113 y la p「esi6n totaI de 2.O atm.
SoIuci6n.
鵠=0113
En el equiIIbrio sea PN2O4 = × y PNO2 = 2.0 ‑ ×・ Estas ecuaciones se s=Stituyen en Ia
exp「esi6n de eq=掴b「io y se 「esuelve para x・
。.113=坦
(0.113)×=(2‑×)2=4‑4x雷
0.113×=4‑4x+×2 「eacomodandoestaecuaci6n x2‑4.113x+4=O
ResoIviendo la ecuaci6n cuad「atica
ー(‑掴iう)±‑、
(‑4.113)エー可(1)(4)]
2(1)
En estecaso, ias dos 「aices son positivas: ×1 = 2.5352 y x2 = 1.5777. iCu引de las dos se
debe emplea「 pa「a dete「mina「 las presiones pa「ciales?
Como Ia p「esi6n total es de 2.O atm. Se debe toma「 ×2. ya que Xl eS mayO「 que 2.O y daria
una p「esi6n negatwa (2.0 ‑ 2.5352 = ‑0.5352〉. Po「 tanto, las presiones son: 【NO2] = 2.0 ‑
1.5n了こ0.42224 y 【N204I = 1・5乃76
。 K。= =讐碧K,=0.112999・ Redondeandocif「asesO.113
7.‑ CaIcula「 Ias moIes de yodo que se transfo「march a HI, Cuando se hacen reaccionar O.2
mol de yodo e hidr6geno y se dejan hasta aIcanza「 eI equ冊b「io en fase gaseosa a 355 OC;
0.50 atm de p「esi6n y ia Kp = 54.4 atm.
So山cie[.
Con base a庵estequiometrfa de la ecuaci6n l2 + H2 ‑ 2Hl. sean x las moles de r「eactivos y
2x la de p「oductos. En eI equilibrio se tiene
【l2】=[H2】=0.2‑×
【Hil=叡
Las moiestotales se「an n = 0.4‑2× + 2× = 0.4
Aho「a se pIantea eI calcuio de las p「esio=eS ParCiales pa「a cada gas. Este pIanteamiento se
sustituye en la exp「esich de Kp y se resuelve Ia ecuaci6n 「esuItante.
P,Odo = PH'dr如= ♀霊x o.50 atm
PHi=詰(050atm)
Kp=端=
直中
(0.2‑ XXo.2 ‑X)
ResoIviendo pa「a x, Se tiene X = 0.157 moI de yodo que son las que 「eaccionen con eI
hid「6geno pa「a fo「ma「皿
8. Se tiene e‑ siguiente sistema gaseoso gene「aI A + 2B ‑ C' las concent「aciones de
equ川brio son A O.06 moIIし; B O.12 M y C O.216 M. CaIcuia「 ia constante de equil'b「io y Ias
concent「aciones面Ciaies de A y B.
0.216
La exp「esIdn de la constante de equ'一Ib「‑O eS Kc =轟=市ず
Kc=2.5
Pa「a caIcula「 las concentraciones iniciaIes de A y B. se tiene en cuenta que segdn la
estequiomet「ia de la ecuaci6n que a partir de … m。I de A y dos moI de B・ Se fo「ma un moI
deC.
Puesto que por ‑os datos deI p「oblema po「 cada iit「o del sistema se fo「ma「On O.216 moI de
sustancja C, Se entiende que en este caso se gasta「on O 216 moi de sustancia A y (0'216) 2
moi de B, O Sea O.432 moI De este modo las concent「aciones iniciaies de Ay B son:
[A】 =0.06 +0 216 = 0.276moI/L
lOl
[B】 = 0,12 +0.432 = 0"552 moいL
6. EJERCICIOS PARA RESOLVER.
1.‑ A parti「 de los siguientes equiIibrios' CIasifica「Ios en homogen∞S O hete「ogeneos y
escribir ia expresi6n de equ輔brio (ecuaci6n de la constante).
a) 6H2(9) + 2N2(g)一4NH3(9)
b) C(3)十〇2(9)? CO約)
C) 2Na(s) + Cl2(g〉⇔ 2NaCl(g)
謹認諾諾絶嵩￣C○○C2 H即20 (し
2.‑ EstabIece「 con base aI vaIo「 de la constante a una cierta tempe「atura, qui6n p「edominan
en eI equi‑ib「io, 「eactivos o p「oductos y en qu6 sentido esta desplazado eI equiIibrio.
a)2NH3(g)‑ 3H2(g) +N2co) K=0.1041
b) H2O(し) → H2O(L) ‑ H3O+(ac戸OH‑(ac) K= 1×10・14
c) NH3(g) + H2O(し〉 ‑ NH4OH(ac) K= 1.8xlO・5
d) S「SO.(S〉一S省a。〉十SO42‑(。。) K。。 = 2.51×10‑7
e)SO2(g)+ 1/2O2(g) ●SO3(g) K=25.0
0 CuCO3(§) ‑ Cu2+(ac) + CO3=(ac) Kps = 2.34×10￣10
3.‑ Calcula「 Ia constante de equ航brio totaI pa「a
a) la 「eacci6n a 700 OC
i2(9)十H2(9) ● 2HI(9〉
Sabiendo que esta reacci6n se =eva en dos etapas a ia misma temperatu「a
i2(。)一2i(9) K尋ニ3×10￣16
H2(9)十2‑(g)一2白‑(9)喧= 1・4×1015
落盤諾器a C詩誌籍a Partir de
2C(S)十202(g) →2CO2(9) K=?
c) caIcular el vaio「 de la constante de la ecuaci6n =
吉̲H欝抗戦霊能豊塙し, K詰104 (a25OC)
綜特需落雷e墨等請Pa巾
de la ecuaci6n l
均N2(g) + 3H2(g) ‑ 2NH3(g〉 ) K =?
2(N2(g) + 3H2(g) ‑ 2NH3(g) )
K =?
102
7. ALTERACION DEL EQUIしIBRIO QU血ICO Y PRINCIPIO DE LE CHATELIER.
Una vez aicanzado eI equiIibrio, las concentraciones de 「eactivos y p「Oductos no va「ian' a
cierta lempe「atu「a. EI equiI帥O PemaneCe aS巾O「 tiempo indefinido, mientras no se
modifiq=en aIgunos facto「es como Ia co=Cent「aCi6= O la tempe「atu「a.
Si se modifican esos facto「es, el equiIib「io se aItera hasta alcanzar ot「O eStado o posici6n de
equiIibrio. Esto significa que inte「namente eI sistema ha∞ … ajuste' Pa「a VOIve「 a otra
Situaci6n de eq岬b[io.
Las p「edicciones cua‑itativas de lo que sucedera cuand6 se aife「a el equ胸「io' fue「on
estabIecidas po「 e‑ cientifico f「ances Henry Louis Le ChateIier' y Se Sintetizan en e川amado
・・principIO deしe Chatelier que se puede enunciar de la siguiente mane「a:
Si un sistema quimico en equilibrio es some舶o a …a Pertu「baci6n o tensi6n' eI equiIibho se
despIaza「a (una 「eacci6n ocur舶) en eI sentido que amino「e la pertu「baci6n' hasta log「a「
…a nueVa COndici6n de equi"b「io.
Las condiciones que pueden modifica「 el equilibrio qu面co son la va「iaci6n de Ia
concentraci6n y la modificaci6n de la tempe「atu「a.
7. 1 Cambio de concentraci6n.
En el equi剛o quimico a cierta temperatura' las concent「aciones de reactivos y p「Oductos
pe「ma=eCe= COnStanteS. Si se aItera o modifica la ∞=∞nt「aCi6n' eI vaIo「 de Ia constante no
cambia y entonces e‑ equilib「io quimico se despIaza「a en se=tido cont「ario en eI que se hizo
la mod師eaci6n. Po「 ejempIo en eI siguiente equiIib「io a tempe「atu「a COnstante NH3(9) +
H2O(」) ‑ NH4+(ac) + OH.(ac)
si se aumenta la conce巾aci6n de hidroxiI∞ Sin que el volumen se modifique notablemente'
segin e' p「incipio de Le Chate‑eir‑ Parte de los iones amonio reacciona「an ∞n ios iones
hid「oxilo que alte「a「on el equilibrio' P「Oduciendose mas amoniaco y agua・ 10 q=e Significa que
el equ冊b「io se despIaza「a hacia 「eactivos.
En el caso de aumenta「 la concent「aci6n de amonia∞, ei equ冊b「io se despIaza「a hacia
productos, PO「que Parte de' ag=a 「eacCiona「a con eI amoniaco que se introdujo y aIte「6 eI
equ‑Iibrio, hasta log「a「 ot「a condici6n de equilibrio.しO anterior signifiea que la ∞ncentraC16n
de los 「eactivos y p「oductos se modifican, hasta que Ia 「eiaci6n p「Oductos ent「e 「eaCtivos es
igual a la constante de equilibrio.
Exp‑ica「 Ia siguiente cuesti6n iHacia d6nde se despIaza「らeI equ嗣「io si se eIimina parte de
un 「eactivo o un producto?
cuantltatIVamente tambi6n se puede observa「 ei efecto de mod南ca「 Ia conce=t「aCi6n
EjempIo
un 「eacto「 de un litro a 425o C, COntiene en el equi‑ib「io 7.384×104 mol de yodo gas・
‡豊‡霊嵩豊富羅謂島忠書諾惹禁蕊祭器露盤
acjdo. si K.es 54.4
So看uciらn.
La￣ecuaci6n de eqL輔bfi6 en fase g泰eosa‑es: l2 + H2 ̀二2H十
La exp「esi6n de la constante de eqし輔b「io es:
Kc=措「
103
EI equ値brio se desp‑aza「a hacia Ia p「oducci6n de mas acido yodh輔co' aumentando su
叩2】
咽:
【韓1盤̲ ×,
【HIl = 【(1.355×10‑2〉十2×】
(1.353xlO￣2) + 2購
Kc=
(1.73x10￣う)一意 (4.562証0￣う) ‑具
Al a「「eg‑a「 Ia ecuaci6n anterio「● se Obtene una ecuaci6n cuad「紬ca que aI resoIve「 Pa「a X
positiva da un va‑o「 de 6.85xlO4.con este vaIor se caIculan las nuevas co=∞nt「aCiones en
ei equiiibrio.
轄篇諾灘競0‑3
como se observa Ia concentraci6n de reactivos disminuy6 y la deI p「oducto aument6' 10 CuaI
∞nfima la p「edicci6n de que eI equiIibho se despfaza hacia m台S fomaci6n del Hl. Se deja
como eje「cicio ∞mPrOba「 que Kc no se aItera.
7,2 Cambio de temperatura.
EI cambio de tempe「atura e…n Sistema qu面∞ que eSta en equilibho・ eSta en funci6n de la
entalpia de la 「eacci6n, tOda vez que Ias 「eacciones qu面CaS Va= aCOmPahadas de
absorci6n o desprendimie=to de calo〇・ Es asl que la mod師eaci6n de la temperatu「a
Sign繭ca
p「opo「cionar o sust「ae「 caIo〇・ PO「 eIIo con base en el principio de Le ChateIie「' el sistema se
desp‑aza「a en eI sentido que ∞nt「arreSte ia modificaci6∩・
En general pa「a una reaccien endotermica en equ鵬「io' un aumentO de tempe「atu「a,
p「opicIa「a q=e e‑ equ嗣o se despIace hacia productos y hacia los ∫eaCtivos cuando la
tempe「atu「a disminuya"
pa「a …a 「eaCCi6n en equiIib「io que sea exote「mica‑ eI equiiib「io se desplazara hacia
「eactivos. cuando se incremente la temperatu「a y hacia p「oductos cuando disminuye la
tempe「atu「a・
Pa「a Ia siguiente 「eacci6n 4HC一(g) + O2ta)‑ 2H2O(9) + 2CI2(g) △H = ‑28 caI・ P「edecir en qu6
sentido se desp'azafa el eq踊b「io si se aumenta Ia tempe「at=「a y Si se disminuye.
Soluci6n.
Ai se「 la 「eacci6n exotemica, Se desp「e=de calo「 po「 Io que el equiiibrio se desplazar尋hacia
「eactivos que es la 「eacci6n que 「equie「e calor.
Si se disminuye la tempe「atu「a' Se favorece「a la 「eacci6n exot6mica' la cuaI tiende a
contra[「eSta「 la‑ disminuci6n del caIo「.
Es importante mencio=a「 que la modifeaci6n de ‑a tempe「atu「a' tambi色n modific託奇vaIor
de la constante de equ胸「io・ Pa「a una 「eacci6n exote「mica el vaIor de la constante
dism血ye con la disminuci6n de la tempe「atu「a. Pa「a =na 「eaCCi6n e=dotemica el valo「 de Ia
constante de equ胸「io aumenta ai inc「ementa「 la tempe「atura‥ eStO debido a que las
veIocidades de 「eaccich di「ecta e inve「sa son dife「e=teS y PO「 tantO Ias concentraciones de
p「oductos y 「eactivos言o que repe「cute en eI vaIo「 de la constante de equ航brio.
po「 ejempIo pa「a la 「eacci6n e= fase gaseosa H2 + CO2 ‑ CO + H2O a 700 OC el vaIo「 de ia
constante es o.64, mient「as que a lOOO OC es de l.75.
Cuantltativamente se puede calcula「 ia va「iaci6n deI valo「 de la consta=te COn la tempe「atura'
empieando la ecuaci6n de van
t Hoff
lO4
EjempIo.
La reacci6n en fase gaseosa SO2 + 1/2O2 SO3 a 800 Ktiene una ∞nStante de 32 atm諏.
CaIcuiar eI valo「 de la constante a 900 K, Si H es de ‑22,600 caVmoI y se supone que es
COnStante en eSe intervaio de tempe「atura.
Con Ios datos deI probiema se suStituye en la ecuaci6n anterio「.
う2 (2.30)1.99caI/O Kmol (8000K)(9000K)
iog K2 =‑0.685 + iog 32
iog K2こ0.82
K2 = a輔Io9 0.82
K2こ6.6
Se comp田eba que a una tempe「atu「a mayo「 eI vaIor de la constante es meno「.
7.3 Cambio de presi6∩.
Los cambios de p「esi6n a tempe「atu「a constante. solamente afecta a sistemas gaseosos en
equjlib「io quimico y a sistemas hete「og6neos en los que intervienen gases.
En el caso de aumenta「 Ia p「esi6n a tempe「atu「a constante, eI principio deしe ChateIie「
.,Predice que ei equiIib「io se despiazara en Ia di「ecci6n que se 「eduzca Ia p「esi6∩. Lo que
封gnifica, que habra 「educci6n de voIumen. que es eI sentido en donde hay meno「 n心mero de
moIes en el sistema en equilib「io.
F,o「 ejempIo, en el equiIib「io a lOOO OC CO(9) + 3H2(g〉一CH4(g) + H20(g〉
ai aumentar la
P「eSI6∩, el equiiIb「lO Se despIaza「a hacia p「Oductos, PO「 habe「 menos moIes (2 en total). Po「
机「o lado, una dISminucich en la presi6n ha「a que eI equiIibrio se despIa∞ hacia 「eactivos
8. COCI巨NTE Q Y GRADO DE AVANCE DE UNA REACCiON
Pa「a predeci「 eI sentido de …a 「eaCCi6n, Se emPIea eI cociente Q. Este es un cocIente de
COnCe爪faciones cualquie「a y es iguaI a la expresi6n de la constante de equiIibrio; Pe「O Se
「efie「e a la concentraci6n de reactivos o p「Oductos que no es略n en eI equ鵬「io y por tanto
Puede se「 cualquie「a.
Para un conjunto de concent「aciones, se CaIcuIa eI vaIor de Q y se compa「a con el vaIo「 de
ia constante de equiIib「io, Pudiendose presenta「 Ios siguientes casos:
a) Si Q = K。q. Habra equ掴brio y las concent「aciones de 「eactivos y p「°ductos corresponden a
Ias deI equiiib「io y ya no cambia「ch.
b) Q < K。q. No hay equIlibrio. Las concent「aciones de reactivos deben disminui「 PO「 Se「 mUy
altas y la? de los p「Qductos即menta「, PO「 Se「 mUy bajas, hasta que eI cociente sea iguaI aI
Valo「 de la constante de equ帥b「io. As=a 「eacci6n se 「ealiza「a de reactivos a productos.
C) Q > Keq. No hay eqし面b「io po「que la concentraci6n de 「eactivos es baja y deben aumenta「.
La concent「aci6n de productos es aIta y debe disminui「, hasta que eI va10「 de Q sea iguaI ai
Valo「 de la constante de equilibrio. De esta forma la reacci6n se efectua「a de p「oductos a
「eactivos.
Ejempios.
1.‑ A450 OC, Ia constante de equ硝b「io es de 50 pa「a Ia 「eacci6n en fase gaseosa H2 + l2 ←→
2HI
lO5
Se mezcIan 3 moles de yodu「o de hid「6geno, 1.5 moies de hid「6geno y yodo en un 「eacto「
de un Iit「O a eSa temPe「atura.
̀EI sistema estara en equiIib「io?
̀Cambiara11 1as ∞∩∞ntraCiones de 「eactivos y p「oductos?
乙En que sentido se reaIiza「a la 「eacci6n?
Pa「a contesta「 esa§ Preguntas, Se debe 「eaIiza「 eI ca」cuIo de Q y compara「Io con eI va10「
dado de Kc. La concentraci6n de reactivos y p「oductos es mo岨por lo que se sustituyen los
Valo「es de las co=CentraCiones en la exp「esi6n de equilibrio○
○=龍了
Q=苗司
〇三4畔
Como eI vaIor de Ia constante Q es meno「 de 50, nO hay equ鵬rio. Ademas aI se「 meno「 de
50・ la c○ncent「acめいde 「eactivos debe disminui「 y aumenta「 Ia del p「oducto pa「a que eI valo「
de la consfante sea iguaI a 50 y se aIcance eI equiIibrio, despIazalldose hacia los productos.
2・‑ P「edecir sj habfa o no equiIibho en Ia reacci6n 2SO2(g) + O2(g) ‑ 2SO3(9〉
mezclan a 7270C en un 「eactor de dos lit「os
Cuando se
0.390 moles de SO2, 0・156 moIes de O2 y O.567
moles de SO3. La ∞nstante de equiIibrio a esa !empe「atu「a es de 280.
Como eI reacto「 es de 2 Iit「os, Se CalcuIa la con∞ntraCi6n moIa「 (moVL) de 「eactivos y
P「Oductos.
[SO2I = 0.390moveし= 0.195 M
[02] = 0.156moV2L= 0.078 M
[SO3] = 0.567 moV2L = 0.2835 M
Estas con∞ntraCiones se s=Stituyen en la la exp「esi6n de equilibrio pa「a hace「 eI calcuIo y
COmPa「a「Io con eI valo「 de la constante.
堕正喜
〇着.し￣二三土、
∩雪[0.2835『
Q
匡02]準)2]
￣
Q = 27.065 M●1
申1中世078]
Q<K。
EI valo「 de la constante Q caIcuIado es menor ai de Ia constante de」a reacci6n po「 Io que no
hay eq踊b「io. Pa「a iogra「lo se「ia necesa「io que la con∞ntraCi6n de Ios 「eactivos disminuya
y la de los p「oductos aume=te' Para leg「a「 eI vaIo「 de 280. Po「 tanto la 「eacci6n p「ocede de
「eactivos a p「Oductos.
EI g「ado de avance o co…e「Si6n de una 「eacci6n' eS OtrO de los calcuIos que se pueden
「ealiza「 a parti「 de las conce=t「aCiones de 「eactivos o p「oductos y ia constante de equiIlbrio.
Cuando se mezclan deteminadas cantidades de reactivos o p「oductos, Se Puede establece「
medIante CalcuIos cual es el g「ado de avance de la 「eacci6n: Para e=o es necesario calcula「
Ia concent「aci6n de p「oductos y reactivos de equilibrio. EjempIo.
Se mezcIan l.5 mol/L de hidr6geno, 1.5 moVL de yodo y3 moVL de acido yodhid「ico en un
reacto「 a 450O C. iCual sera eI sentido de la 「eacci6n y la co=Ve「Si6n de los compuestos? La
COnStante de equilib「IO eS de 50.
Soiuci6∩.
Pa「a sabe「 eI sentido de la reaccich, Se Calcula eI cociente Q, y luego las concentraciones en
ei equ帥b「lO Para COnOCe「 eI grado de conve「si6n.
Ecuaci6n de equ=ib「io: H2 + l2 {→ 2Hl, Su eXP「eSi6n de equ帥b「io es.
106
Kc =続詳eSta eouaCi6n se sustituyen 'as concentracIOneS Pa「a CaIcu‑a「 Q‑ Cuya
exp「esi6n es iguaI a Ia constante de equilibrio.
Q = =瑞=藩=4 como Q < Kc' nO hay equi
brio y entonces ‑a 「eacci6n p「ocede
de reactivos a productos. Asimismo・ Ia concent「aci釘‑ de 「eactivos debe disminuir y la del
P「Oducto aumentar, hasta que iguaIe ai vaIor de la constante.
Aho「a se caicuIan Ias con∞nt「aciones en el eql相brio pa「a conoce「 eI g「ado de conversi6n.
Sea xeI n心me「o de moIIしde 「eactivos que se convierten a p「oducto y 2x ei p「oducto (Hl):
【H2l=1.5‑X
匝】=1.5葛×
[HI] = 3 + 2x (POr Cada moI de 「eactivo, Se foman 2 mol de producto)
Lo antehor se sustit=ye en la exp「esi6n de equ用b「io y se 「esuelve pa「a x・
(H)う
̲
β十2x)2
(〃2XIz) ￣ (1.5‑朝.3‑ズ)
Las concent「aciones en eI equ帖brio son:
[H2lこ1.5‑X雪1.5‑0.8385=0.6614
li21= 1.5‑×= 1.5‑08385=0.6614
【HI]= 3 +2×=3十2(0.83885)こ4.6771
Se 。bserva que se p「oduce una conve「si6n conside「abIe (mas de la mitad) de 「eactivos a
PrOducto, eStO eS eI 50.90 % de reactivos se convierte a HI
9. EJERCICIOS PARA RESOしVER.
1・‑ CaIcula「 la consta=te de equ=Ibrio pa「a la reacci6n di「ecta e inversa, en Ios siguientes
equilib「ios, dadas Ias concent「aciones en ei equ冊b「io a temperatu「a constante.
a) P4(g)+6H2(g)‑4PH3(9) ‑ ‑ ‑‑=̲̲
1 M
2M
2M
b) 2S02(9)十〇2(9) ‑
3M
O.005M
C)PCl5(g) ‑
2S03(9)
6M
PCl3(g) +
1.75×10‑2M
CI2(g)
2.67x「O‑2M
2.67×10‑5M
d) CH3‑COOH(ac) + CH3‑CH2‑OH(」) ‑ CH3‑COO‑CH2‑CH3(a。) + H2O(L)
0
33M
O.33M
O.66M
O.66M
e) 02(9)十N2(g) ● 2NO(9)
086M O.86M O28M
2.‑ CalcuIa「 la constante de equ廟b「io.
a) En un 「eacto「 de cinco lit「os a temperatu「a constante, Se meZCIan un moi de agua; 1.50
mOl de CO y cuat「O mOl de CO2 e hid#盤諸州a reaccien H2O(g) + CO(g〉 → CO2(g) +
H2(g)
107
b) A tempe「atu「a constante en … 「eaCto「 de dos litros, Se meZClan oxigeno y di6×ido de
azufre' Pa「a PrOduci「 tri6×ido de azufre. En eI equ鵬rio se ifenen 19・2 g deI prime「o; 25.2 g
del segundo y 96 g dei producto.
R 30
C) En un 「eacto「 de t「es iit「OS Se ∞Iocan 250.2 g de PCI約) a una temperatu「a de 180 OC,
fo「mandose tricIo「u「O de f6sfo「o y cIoro, En eI equiIibrio se tiene un moi de PCl5,
R l.3×10・2M
d) En … 「eaCtO「 de … Iit「o a 527O C, Se i巾Odu∞n O.5 moI de fosgeno (COCl2) que se
descompone pa「cia‑mente en mon6×ido qe請盤。浩Oro. En e‑ equilib「io hay …a
COnCentraCi6n O.046 M de CO.
e) EI sigujente compiejo de cob「e CuSO4・4NH3〈8) ‑ CuSO4・2NH3〈s) + 2NH3(9)
窺搭盤器轟詫鵠轟詰謝儀
H2O(L) ‑ H2(g〉 + 1/2O2(g〉
g) Calcular Kp pa「a eI eqし剛b「io 2NaHCO3(s) ‑ Na2CO3(。) + H2O(g) + CO2(9), S=a p「esi6n total
en eeI eq踊b「io es de 760 mm Hg.
R
h) CaIcula「 Kp a 4OOo C pa「a el equil輔o H2@) + l2(9) ‑ 2HI(g) Cuando Kc a la misma
j) CaIcuIa「 ei vaIo「 de Kc a 25O C pa「a ‑a formaci6n de諾藩a Pa面de nitr6geno e
hidr6geno si Kp es 7.2xlO5
j) Si a =OO OK Ia Kc pa「a Ia 「eacc6n 2SO3(g) ‑ 2SO2〈9) + O2to) eS O.0271 M, caIcuIar Kp.
R2.45atm
k) CaIcuia「eI valo「de Kcsi a 500O C Kpes l.50×1O
N2(9)十3H2(g) → 2NH3(9)
5atm2
R 6巾4xlO‑2 L2/moI2
3.‑ CaicuIa「 Ia p「esi6n parcial deI mo=6xido de ca「bono gas, Si en eI equ鵬「io C(3) + CO2(8) ‑
2CO(g) la p「esi6n pa「ciaI deI CO2(9) eS de O.100 atm
R4.10atm
4 ̲ CaIc=la「 las presIOneS Pa「CiaIes deI mon6×ido de ca「bono y dei di6×ido de ca「bono en eI
equI=b「io FeO(S) + CO(g〉 Fe(s) + CO2(9) Si a lOOOO C Kp tiene un valo「 de O.403; el CO tiene
una p「esi6n de l atm y … eXCeSO de FeO(S) Se ag「ega a Ia misma tempe「atu「a.
R O.287 atm.
5.‑ CaIcuIa「 K。 a 500o K, S= mol de ONCI(g), Se COIoca en un 「eacto「 de un‑1itF6二日eI
equ油brio el ONCi se disocia eI 9%.
2NOCl(g) ‑ 2NO(g) + CI2(g)
R 4.4×10‑4M
6.‑CaicuIa「 Ias concent「aciones de hid「6geno y yodo en eI equiilbrio, Si Kc es de 54.8 a 425O
C, Se COIoca en un 「eacto「 de un lit「o O.50 M de HI y se deja IIegar ai eql踊b「io eI sistema
H2(g〉十l2(g) ‑ 2Hl(g) R【I2]=叩2] 0.068 M ̲
7.‑ CaIc=ia「 Ias co=CentraCiones de 「eactivos y p「oductos pa「a eI eq両b「io H2(g〉 → CO2(g) ‑
H2O(9) + CO(g) Si Kc es O.77 a 750o C y O.01 moI de hid「6geno y di6×ido de carbono se
mezcIan en un 「eacto「 de un lit「o a esa tempe「atu「a.
R 【C02】 =叩2I 5.3×10￣3 M
【H20】こ【COI 4.68×10￣3 M
8.‑ Calcuia「 la concentraci6n de yodo en eI equllibrio, Cuando Ias concentraciones de
hIdr6geno y acido yodhid「ico son de 2.O moIIしy lO M, reSPeCtivamente a 490 OC.
R工08M
lO8
9.‑ Calcula「 eI po「 ciento de pentacIo「u「o de f6sforo que se disocia en tricIoruro de f6sfo「o y
cIo「o, Cuando en un 「eacto「a 2 atm y25OOC, Se COIocan O.5 moI y la Kp es de l.78 a esa
tempe「atu「a.
R68.4dePCi5
10.一Caleula「 el nume「o de moIes de SO3 que Se COIocan iniciaImente en un 「eacto「 a 600O C,
si pa「ael equmbrio O2(g) + 2SO袖) ‑ SO3(g) eI valorde la ∞nStante6s4.5 LJmoI y cuando se
=ega al equilib「io se tienen dos moI de oxfgeno.
R16moI
=.‑ Predeci「 si habra o no equilib「io, Cuando en un reacto「 de O.5 1it「os y a lOO OC, Se
mezcian 2 moI de N2O4 y 2 mol de NO2, Sabiendo que la constante de equ航brio es O.2 M. Ei
equ=ib「io es N2O4 <→ 2NO2
12.‑ Sea el eqし両b「io CH3‑(CH2)2‑CH3 <→ CH3‑CH‑CH3 a 298 OK con Kc = 2.50
(But)
I
CH3 (Isobut)
a) esta「aen equilib「io eI sjstemacuando 【But】雪0.97 moV」. [isobut] = 2.18 moVL
b) si no esta en equ胸rio, en qUe Sentido se desplaza「a eI equilib「io para log「a「 eI equiIibrio.
c) esta「aen eqし剛b「io cuando IButI雪0"75 M e 【Isobuq = 2.60 M.
13.‑ Con base en eI p「incipio de Le Chatelie「, Predecir en que sentido se desplazara eI
eqし輔brio2Cl2〈9)+2H2O(g〉‑O2(g)+4HCl〈g) △H= 117.15kJ
Cuando:
a) aumenta la concentraci6n de cIo「o.
b) disminuye la concent「aci6n de agua.
C) aumenta la tempe「atura.
d) disminuye la p「esi6∩.
5J e〉
aumenta el volumen.
f) se introducegas a「g6∩.
1 4.‑ P「edec汀el efecto que tendねsob「e la posici6n deI equiIib「io
2NO(g) + Br2(g) ‑ 2NOB「(9)
a) aumenta「 Ia concent「aci6n del bromu「o de nitrosiIo /￣
̲
b) Int「Oduci「 un catalizado「
15.‑ Con base en e‑ siguiente equ‑1ib「io C(S〉 + 2H2(9仁→ CH4(g〉′
△H = ‑75 kJ
a) dismi…Ci6n de la tempe「atu「a.
b) disminuci6n de la p「esi6n pa「Cial de hid「6geno・
C) adici6n de ca「bono.
d) inc「emento de la presi6n pa「CiaI de metano
霊豊富諾豊吉霊蒜訃塁諾言請豊(塁禽2雷管† y Una
17.‑ P「edecir s=a 「eacci6n en fase gaseosa N2 + O2 ‑ 2NO, Se enCuentra en equilibrio, CaSO
cont「ario hacia donde debera p「oceder la 「eacc16n pa「a iog「ar el equ帥b「io. Si se coIocan 5
嘉晋…t「6geno y 5 mo‑ de oxigeno e… 「eaCtO「 de 5 llt「OS a 20OO OK y una constante de
lO9
18.一Predeci「 el sentido de la 「eacci6n y caIcuIa「 eI po「ciento de ∞nVe「Sich de N2O4 en fase
gaseosa, Si se disocia en NO2 a 25 OC・ Si se coiocan15"6 g de N2O4 en un 「eaCtO「 de 5 1itros・
しa constante de equiIib「io es5.88 x IO‑3・
19.‑ CaIcuIa「 eI por ciento de conversi6n deI COB「 que se disocia en CO y B「2 en fase
gaseosa' Seg心n la ecuaci6n COB「 ←→ CO + B「2・ Cuando se.coIocan en un reacto「 de 2 Iitros'
O.5 moi de COB「 a 73 OC.しa constante de equiIibrio es O.190.
10. PRODUCTO DE SOLUBILIDAD.
Dent「o del equilibrio heterogeneo se tie=e aqUel en eI cual las sales p∞O SOlubles en agua
ヤura
, Se enCuentran en equilibrio con los iones que Io forman.
譜霊器謹話覇鵠蒜轟き誤認蒜霊」盤霊
10￣5 movL(A「cheo, 1981; Vogel, 1979).
AI coIoca「 una pequeha cantidad de c「omato de plomo (=) en un litro de agua destiIada, Se
詫嵩請書龍三墨ぶ霊b‑e∞fa e' equilib「io heterog6n∞ ent
e el s6
ido y sus
Cuando el c「omato de pIomo (=) se ha disueIto Io mas posibIe a una cierta temperatu「a, Se
窪(講謹書悪書語譜,絹露盤
CentraCi6n de los iones
En estos casos, el equilibrio se lpgra cuando la veIocidad de disoluci6n de Ios iones de la sal'
iguaIa la veIocidad de p「ecipitaci6∩ (formaci6n deI s61ido) de Ios iones en Ia disoIuci6n
satu「ada a tempe「atu「a constante・
EI g「ado en que …a SaI poco solubIe se disueIve' Puede exp「esa「Se en terminos de una
constante (PO「 t「ata「Se de un equiIib「io) pa「a eI p「oceso de disoIuci6n. TaI expresi6n se =ama
constante dei p「oducto de solub帥dad o Kps (P de p「Oduct y s de solubility)
しa Kps pa「a cuaiquie「 saI poco soluble, eSta de師da por eI p「Oducto de Ios io=eS que Ia
foman, COmO Se Ve「a a COntinuaci6∩.
Sea eI compuesto gene「a‑ JrRm en equ鵬「io con sus iones: J,Rm ←タJm+ + Rト
Kc=闇
K。, entOnCeS K。 【J「Rm] = [Jm
】[Rト=inaImente:
Kps = 【J爪+】iR
￣]
La constante del p「oducto de soIub嗣ad a tempe「atu「a co=Stante y en auSenCia de
concent「aciones g「andes de otros iones' eS igual aI p「oducto de las conce=traCiones moIa「
de los iones, Cada una eievada aI expone=te qUe CO「「eSPOnde a su coeficiente
estequiomet「ico en la ecuaci6n baIanceada de equ鵬rio hete「Og6neo. EjempIos de algunos
valo「es a 25O C.
Sal
。a。。。 。培。‑9
Fe(OH)3 2.5 × 10￣39
CaF2
Ag‑
5.3xlO‑11
8・3 × 10‑17
Ni(OH)2 1 x「O￣15
110
MnS
S「S04
AIPO4
7.1 × 10‑16
3.2×10‑7
6.3x「O‑19
Los vaiores de Kp8 Se CaIcuIan a parti「 de datos de solub鵬ad obtenidos po「 aIgin metodo・
como conductividad eI6ctrica, ∞ldas quimicas, t「aZado「es 「adiactivos' PO「 eVaPO「aCi6n
simpIe, tu「bidimet「ia, nefeIomet「ia, ult「amic「oscopia y coIo「imet「ia. entre ot「OS (No「dman・
19了2).
1 1. EJERCiCiOS RESUELTOS.
En adelante po「 simp舶caci6n, nO Se emPlea「a (S) y (ac).
1. CaIcuia「 Ia constante del producto de soIub朋ad a 25o C' Cuando en una disoIuci6n
設置完結鵠講3諸島vf誌謹書SUS iones en
a diso‑uci6n son
豊謹呈謹蕊霊薄雪嗣壷草+ 20H￣
como se conoce ia concent「aci6n moiar de los io=eS en eI eqし輔brio, Se SUStituyen en Ia
評議精華da po「
esu‑tado
2. Calcu‑a「 Kps del NiCO3 Si se disue‑ven 3.74× 104 moI e…n litro de agua a 25 OC
S°iuc胎∩.
Como la soIubiIidad es moia「, Se eSC「ibe el equ冊b「io y su exp「esi6n
嵩高招請=3
po「 cada molecula de ca「bonato de niqueI, Se O「igina una de=On niquel y ot「a de=on
欝鵠謂許Ios vaio軸ub一一
dad mo‑a「 y se
ea一
Za el ca
culo
3. Calcu‑ar la Kps de‑ Ag2CO3 Si a 25 OC la solub棚ad es de 3.2 × 10‑3 g/100 ml.
SoIuciら∩.
Como la concent「aci6n de Ios iones (O Parte disuelta deI s61ido) en eI equiiibno debe ser
molar, P「ime「o se caIcuIa esta.
S= 3 2×10‑3喜墨筆薯=1・168x lO4 mo一/」
Aho「a挫escri暁la鎌uac亘6n de部面P「ゆ.‑Ag2CQ3 +÷ 2Ag
+ CO3=
Puesto que cada mol台cu‑a de ca「bonato de pIata ai disoIve「Se O「igina dos iones piata y un
霊「嵩:b盤嘉器楽諾詩語盤親。a qU。 ,a 。。∩。。n,。a。,。n 。。
露盤昇給講一一a exp
eS
On de
a constante se obtlene Su VaIor
剛‥
4. CaIcula「 Kps deI S「SO4 a 25 OC, Si se disuelven O.2142 g en dos ljt「OS de agua.
Soluci6n.
帥me「o se caIcuIa la soIubilidad mola「, PuestO que la masa dei compuesto esta en 2 1itros de
agua. Cada molecuIa de saI , Origina …a de cada ion.
0・2142 g x薫豊= 5・8326九両ol′L
:蒜米持謀O y Su eXP「eSi6n.
豊謹親唖8。2。 × 1。■〕
5. CaicuIa「 el vaIo「 de Kps par e川uoruro de caIcio, S=a concent「aci6n del ion calcio es 9.6 ×
10・3gl」・
SoIuci6n.
En este caso primero se pasa de g/しa moVしPa「a tene「 la concentraci6n moia「 de=on calcio.
Luego con base en la estequiometrla de la ecuaci6n de equili師O, Se CaIcuIa Ia concentraci6n
dei otro ion y finaImente se sustituyen Ios datos en Ia expresi6n de Kps.
【Ca2+】 = 9.6xlO‑3 ‡薯=2.4× 1O4movLoM
嘉霊詐豊ui葦x。.。Si。n 。。一。 。。nstan,。‥ K., = [。。2+〕【F12
AI disoIverse el仙o田「O de calcio, O「igina un mo=on de caIcio y dos mo=on de fluo「u「o: Po「
tanto la ∞nCentraCi6n dei ion仙o「 se屯eI doble de la deI ion caIcio: 【Ca2
】 = 2【F￣】
醒謹啓)
鮭‡諾雅・8 × 104‑2
12. APLICACiONES DEL PRODUCTO DE SO」UBILIDAD.
EI p「incipio dei p「oducto de soIubiIidad tiene tres aplicaciones importantes en Ia quimica
anaIitica: a) calcuIa「 la solubiIidad de una sal a partj「 de Kps, O la concent「aci6n de Ios iones
en una disoIuci6n satu「ada, b) p「edecj「 Ias condiciones bajo Ias cuaIes se puede fo「ma「 …
PreCipitado y c) p「edeci「 Ias condiciones en las cuaIes una saI poco soIuble aumente su
insoiubiIidad o se pueda disoIve「 mas. Estas apIicaciones se.iIustra「a11 en los siguientes
apa「tados.
12.1 Kps Y SOLUBILIDAD.
しa soIub胴ad de una saI en agua, eS un PrOCeSO fisicoqu面co en eI que se puede gene「a「
ene「gia ai hid「ata「se los iones・ Esta ene「gia sirve pa「a 「ompe「 las fuerzas inte「i6nicas de los
Cristales que foman la saI. Cuando la ene「gia de hid「ataci6n es mayor que Ia energia de Ia
red c「istalina, Se disueIve la sal. Caso cont「a「io, Ia soIublIidad es poca. EI proceso de
disoIuci6n es 「eve「SibIe, POr un lado Ios iones de la saI se incorpo「an a Ia disoluci6n y po「
Ot「O, en el punto de satu「aci6∩, Se P「eCjpitan los iones sob「e Ia saI sin disoIver.
112
Aunque Kps se 「efie「e a saIes poco solubIes, SuS VaIores no expresan di「ectamente Ia
SOiubiIidad. Cie「tamente ios vaIores de Kps pueden da「 una idea sobre Ia soIu闘dad de las
SaIes; PerO Para Sabe「 Cual es esa soIubiIidad, Se debe caIcula「.
Como Kps es飴intimamente 「eIacionada con ia soiubilidad, nO Se debe confundi「 con eIia. La
SOlub胴ad de un compuesto, eS la cantidad maxima que se puede disoIve「 en cierto voiumen
de agua, formando una 。isoluci6n satu「ada. Se puede exp「esa「 en g/100 mI y tambien en
moVL En cambio el p「Oducto de soIubiIidad es una constante, que Se 「efiere a una disoIuci6n
acuosa d冊ida; Pe「O Satu「ada de una sa=igeramente solubIe a una tempe「atura fija.
嘉諾焦謹鵠鵠一誌霊譜端書誌
許諾結暴慢謹螺薄等蒜器静CaCO3 3.4 × 10‑9; Ag2SO4 1.3 ×
Se puede caicula「 la soiubilidad de una sal, COnOCiendo eI vaIo「 de Kps y viceve「sa, Es
importante destaca「 que las solubiIidades de aIgunas saIes son lige「amente superio「es a Ias
Calculadas a parti「 dei vaIo「 de Kps, debido entre ot「as causas a equ鵬「ios sec…da「ios,
COmO el o「igInado por Ia hid「61isis que p「ovoca la disminuci6n de Ia concent「aci6n de los
iones que 「eaccionan con eI agua, O el efecto saIino que hace que aumente la solubjiidad.
12.1. 1 EJERCICIOS RESUELTOS.
‑、 1. CaIcuia「 Ia solubllidad mola「 deI FeCO3, Si a 25 OC tiene una constante de p「oducto de
solubilidadde3 1 × 10‑11
Soiuci6n
Como se da la soIub=idad moIa「, basta escribir el equ掴brio, Su eXP「eSi6n y sustitui「 Ios datos.
Sea S la soiubl=dad
FeCO3+→Fe2++C〇三3
S
S
K。S=【S=S]=S2
S=膏:
S =一、
3.lJ:10￣ll
S=55677×10‑6M
2. Calc=larla soiub囲adeng′100mLde‑CaF2, Sia250Csu Kpees3.9× 10‑11
浅葦翠窪rOl
S
L' PrImerO Se Ca‑cula ‑a so刷dad mo‑a「 y luego en g/100 mL.
2S
罷置
S=2・1363×10雪ズ諾書誌
3豊富豊謹書。精霊轟盤罵ro de cob「e (一)・ eS maS SOIuble en g/100mL a 25
SoIucien.
Se calcuIa Ia soIubiiidad en g/100 mしpa「a cada sal y Iuego se compara.
Pa「a ei cromato de plata.
Ag2C「O4 ←ゝ 2Agt + C「O=4
藍諜蕗等きき
s=停s=拝苧
S = 6.5029 × 10‑5 M. Esta concent「aci6n se transfoma a g/100 mL.
S雪6・5029× 10￣雪x蒜xlOOmLx諾
Sl =2.1576× 10.3g/100mL
Pa「a el CuI se sigue eI mismo p「ocedimiento.
Ecuaci6n de equ胸「io: CuI ‑ Cu+ + 「
Sea s ia solubiljdad S S
巨xp「esi6n de ia constante : Kp8 = [Cu
]叩
Sustituci6∩: K。S=【S]【S]=S2 => S= ̀牢
s雪、五1丸0‑I2
S= 1.0488×106M
s = 1.0488 × 10‑6竺生ズ̲」王̲ズ100mLズ1聖韮
L lOOOmL lmoI
S2= 1.9979x lO‑5g/100mL
Se compa「an las solubilidades y se infie「e quien es el mds solubIe. En este caso S「>S2 Ppr lo
que el cromato de pIata es mas solubIe.
12 2 KpsY PRECIPITACiON.
La p「ecipitacI6n es un proceso quimjco pa「a fo「ma「 un precipitado (S6Iido poco臆SOlubIe).̲ Un
P「eCipitado es la fo「maci6n de … Sdido eI seno de una disoluci6n satu「ada. AI estar eI
PreCipitado en el medjo de 「eacci6∩, Se eStabiece un equilib「io hete「OgeneO ent「e ei
PreCipitado y sus IOneS, PO「 efecto de Ia poca soiubilidad dei compuesto.
Pa「a saber si una Cierfa mezcIa de 「eactivos formara un p「ecipitado cuando se conocen sus
COnCent「aCiones, qu6 concent「aciones de los iones son las reque「idas pa「a que se面Cie la
P「eCipjtaci6n o qu台c。nCent「a〔庇m de iones es necesa「ia para que se面cie la p「ecipitaci6n,
Se debe caicuIa「 eI p「oducto i6nico, Pl, y COmPa「ar10 COn el vaIo「 de Kps・
I14
EI PI es semejante al Kps; Pe「O difiere en q=e Ia concentraci6n de los iones puede ser
CUaIquiera.
EI PI , eS e‑ p「oducto de Ia ∞∩∞nt「aCi6n de los iones' eIevada a sus 「espectivos coeficientes
estequiom6t「icos, Seg血la ecuacめn de equiIib「io.
AI hace「 ia ∞mPa「aCi6n ent「e ei vaIo「 deI PI con el vaIo「 de Kps se pueden p「esenta「 tres
1. Si P一= Kps,一a disoIuci6= esta Satu「ada‑ Ia conce=t「aCi6n ienica ha aIcanzado su vaIor
de equiIibrio y aparentemente no hay 「eacci6n・
2‑ Si PI = Kp3. habra p「ecipitaci6n pero hasta que PI = Kp8‑ PO「qUe la disoluci6n esta
momentaneamente sob「esatu「ada.
3. Si Pl = Kps, nO hay p「ecipitaci6n po「que la disoiuci6n est鉦nsatu「ada・ Si ya habia aIgo
de precipitado se disuelve, hasta que Pl = Kps
12.2.1 EJERCiCIOS RRESUELTOS.
1. P「edeci「 si precipita「a su触o de ba「io‑ a' mezc‑a「 …a disoiucibn del ion ba「io l x lO鴨M'
con ot「a del ion su‑fato I xlO‑3 M. La Kp8eSI x IO‑10.
Soluci6n.
Como la concentracI6n de los iones es moIa「, Se eSC「ibe eI equ曲「io y Iuego se calcuIa eI Pl.
…繭詰BaS04品SO雪4
ComoP一くKps esdeci「 l xlO.11=1 ×10‑10
Se concluye que no habra p「ecipitaci6n
PUeS la co=Ce=t「aCi6n de los iones es meno「 a ia
「equerida pa「a que se fome eI p「ecipitado.
‡蒜I語謹錨請書塁精霊豊島盤
Soluci6n.
Como se conoce la concent「aci6n moIa「 de=on plata y Kps. se esc「ibe la expresi6n de Kps y
se despeja de e=a la concent「aci6n dei ot「O ion・
Ecuaci6n de equilib「io. AgC上→ Ag+ + C「
Kps= 【Ag
=Cl￣iこ>
{C‑「=笛【C‑「=苗字
;,。言霊誓盤筒音需静10 mL de n‑t「atO de pIata OOIM con lO mL de
SoIucIる∩.
EI volumen totaI de la mezcIa de 「eactivos es de 20 mL, 10 Cual s
gnif‑Ca qUe Ia concent「aci6n
de ambas disoiuciones se diI=ye a Ia mitad, PO「 lo que se calc=Ia「all Prime「O la nueva
concent「acidn.
[Ag+】 =器器て10mL = 1tlO当所o
115
[Ag+】 =碧墨筆=洲‑事
苗ど器欝請m申te se ca‑cu‑a la con∞nt「aCi6n de' ion c‑o…O.
La ecuaci6n del eqし面b「io hete「ogcheo es AgCl ‑ Ag
† C「
E n eI p「oducto i6nico se sustituyen los vaIo「es de Ias concent「aciones.
…豊親告1。.,。,
Como PI>Kps si se foma「a eI p「ecipitado de cloru「o de pIata.
4.‑ CaIc=Ia「 ia ∞=Cent「aci6n m面ma de iones oxhidrilo que se ne∞Sitan para precipita「
hid「6×ido fe「「ico de una disoiuci6n de cIoruro fe巾co O.1 M.
SoIuci6n.
Como se ∞nO∞ eI vaIor de Kpe y la ∞nOent「aci6n de Fe(置=), de la expresi6n de Kps, Se
despeja la concent「aci6n de iones oxhidriIo.
詩誌霊豊繁華請苗● 「.1 ×砕= ,F。3書冊3
Sea x Ia concentraci6n de iones oxhid「ilo, Se SuStituye en la exp「esi6n de la constante y se
書誌
1 × 10・36
×=2.2×
Fe(OH)3
「輔‡
entonces I x IO.36 = 【Fe31[OH13
y 【OH￣】 = 2.2 x lO￣12 que es la concent「aci6n minima para que p「ecipite eI
12.3 PRECiPITACiON CUANTITATiVA.
Es aquella en la cuaI queda en la disoluci6n menos deI O.1 % de=on sin precipita「. Esto
Significa que precipita eI 99.9 % deI compuesto 「eque「ido.
Ejempio,
CalcuIa=a concent「aci6n final del io= IO・3, neCeSa「ia pa「a que e=on Ba2+ p「ecipite
Cuantitativamente como Ba(IO3)2, de una disoluci6n O.1 M de=on bario (時
Soiuci6n.
Como la concentraci6n de=on bario debe disminui「 hasta ei O.1 % de su valo「 iniciaI, Ia
concentraci6n finaI se「a.
[Ba2+‑=詩0 1)二1て10￣↓
Ba(lO3)2 +→ Ba2
+ 2IO‑3
K。S二【Ba2+川○￣3〕2
1.5x lO￣9二(1 x「Ol)lIO￣3】2
116
【IO￣3I2 = 1.5 × 10￣5
110￣3I雪3.87 × 10￣3
13. EFECTO DEしION COMUN.
El efecto de un ex∞SO de aIguno de Ios iones que foman tJ岬.SaI poco soluble o un
P「eCipitado que es propo「cionado por ot「a fuente, P「OVO鈎qUe Ia soIubiIidad de Ia sal o eI
P「eCipitado disminuya. TaI efecto se lIama efecto de=on com血
y se comp「ende
CuaiitatNamente POr el principio de Le ChateIie「.
Cuando una saI poco soIuble o un p「ecjpitado esta en equilibrio con sus iones en una
disoIuc16n satu「ada a una tempe「atu「a fija. se le ag「ega … ion comin, la con∞nt「aCi6n de
aIguno de los iones en aumentafa po「 Io que el equiIib「io se aIte「a y pa「a 「estabiece「lo parfe
deI ot「O ion 「eacciona「a con eI exceso de=on com血l y el eq踊brio se despIazara hacia eI
Sdido (SaI o p「ecipitado). Esto se traduce como Ia disminucj6n de la solubiIidad, PuestO que
Se foma mas p「ecipitado.
Este hecho se apljca en Ia p「ecipitaci6n de aIg心n compuesto, POr lo que se acostumb「a
ag「ega「 un lige「o exceso del 「eactivo precipitante, COn.1o que se log「a una p「ecipitaci6n mas
Cuantitativa. Tambien ei efecto se apiica en e=avado de un p「ecipitado, haciendo que eI
Iiquido de lavado contenga … ion ∞mtin. pa「a evita「 que eI precipitado se disuelva.
Cuantitatjvamente tambi台n se puede ap「ecia「 eI efecto de=on c○m心n, lo que se ejemp楯∞fa
a continuaci6n.
1.‑ CaIcula「 Ia solub掴dad mola「 dei suIfato de bario en una disoIuci6n O.1 moIa「 de sulfato de
S°dio.
SoIuci6∩.
En eI equIIibrio se tienen iones suIfato y aI ag「egar mas de estos IOneS a t「aVeS del suIfato de
SOdio, Se inc「ementa「a su concent「acidn. Con este dato se calcuIa la solub航dad y se
器器詩語書誌警審」誌面・
Expresi6n de la constante: Kps = [Ba2
】【SO=。】
Concentraci6n dei ion suifato.
Como en el equilib「io se tiene cierta concentraci6n de=on suIfato, a eSta Se Ie ag「ega la
P「OVeniente de=on com心n que p「oviene de una disoluci6n O.1 mola「, lo que significa que la
COnCent「aCi6n de=On Sulfato es O.1 mola「, PUeStO que ia saI es totaImente soIubIe.
【SOこ4] = 0.1十X
en donde x es ia nueva soIubilidad.
嵩盤藍華霊恕器。。a,,。。 , a一子。S。,∨。「 S。 ,,。n。
X二十1xlO￣9
Esta solub硝dad se compa「a con Ia que tiene en agua y se conciuye que es mas ba」a.
2.‑ Predeci「. cuanto precipitado se fo「ma「a de m各s, Si se tiene …a diSOluci6n satu「ada de
OXalato de calcio. y se le ag「ega un exceso de iones oxaIato O.02 M.
S0luciるn.
Se caicula Ia solubiiidad moIa「 deI oxaiato de calcio a partlr de su Kps.
A partl「 de la ecuaci6n de equiIibrio quimico se tiene lo siguiente,
117
CaC2O4 ‑Ca2+ + C2O4言
語隷置2
La soIubiIidad signifiea que en la disoIuci6n saturada, eXisten 5.069×10・5 mo‑es po川t「o de
Cada …O de los iones, de acue「do a la estequiomet「fa de la ecuaci6n de equiiibrio.
Pe「O a eSa disoIuci6n se le ag「ega un exceso de iones oxaIato (ion com血). necesariamente
Ia concentraci6n de Ios iones calcjo disminuira' de acue「do al̲ P血cipio de le ChateIie「, y Se
葦描露草do de oxalato de ∞lcio・ de acuerto al siguiente calcu‑〇・
Como la concentraci6n de Ios iones oxaIato es O.02 M, Se tiene:
詳霊ぷ盈樹
Se puede observa「 que Ia con∞ntraCi6n de=on ∞Icio disminuye de 5.069×10‑5 a l.285×10‑7
器器黙認盤やenCia representa a ‑a cantidad de p「∞匝do que se foma de
EI efecto deI io= COm面n en ocasjones se empIea pa「a evita「 que se fome un precipitado. Po「
ejempIo, Si …a disoIuci6n contiene iones magnesio en presencia de una base d6bil como
amoniaco acuoso (disoIuci6n de hid「6×ido de amonio). se puede fomar hidr6xido de
magnesio. Pa「a evita「 Ia formacj6n deI p「ecipitado es ne∞Sario que Ia ∞nCentraCi6n de
iones hid「6×ido se mantenga tan baja para que no rebase.eI vaIor de Kps del hid「6×ido de
magnesio.しo cual se log「a si a Ia disoIuci6n se Ie agrega cIo「u「o de amonio. E=on comdn es
eI amonio y po「 eI p血cipio de Le Chatelie「 en eI equilibrio:
NH3+ H2O‑NH;+OH￣
AI aumenta「 Ia concent「aci6n de=on amonio, Se despIaza「a hacia la izquie「da, PO「 Io que la
COnCent「aCi6n dei lOn hid「6xido djsminuira de tal manera que se mantenga tan baja como
Para que nO PreCipife eI hid「6×ido de magnesio. EjempIo numenco.
Se tiene una disoIuci6n que es O.05 M en iones magnesio y O.05 M en hid「6×ido de amonio
(amoniaco acuoso). CaIcula「 Ia concent「aci6n del cIo調「O de amonio que se necesita pa「a
evita「 que p「ecjpite hid「6×ido de magnesjo.
Soluci6∩.
Se consuIta la Kps de同jd「6*i脅o de magnesio y la constante de equiIi師o deI amoniaco
acuoso.帥me「o se caIcuIa ia conce巾aci6n de iones hid「6×ido a parti「 de la Kp。 deI hid「6xido
de magnesio. Luego con este dato se calcuIa la concentraci6n de=on amonio a partir de Ia
謙講書鮮豊富amOnia∞ acuOSO
K,S = [Mg2
][OH￣】2
8.9×10￣12 = 【Mg2
】[OHl
[OH￣] = 1・3×10￣5 M Esta es la max‑ma COnCent「aC 6n de。on hid「6×ido er' e担jb「io. Si se
「ebasa p「ecipita「台el hid「6xido de maghesio. Eh cambio si se mantiene debajo de e置ia no
P「eCipitara, POrque nO Se rebasa eI vaIor de Kps. Aho「a se caIcuIa la concent「aci6n del cIo田「O
deamonio.
NH3+H2O‑NH;+OH￣
既醒函
1 8×105=闇坤H拒9×10‑2M
La concentraci6n deI cio皿O de amonio no debe se「 mayo「 a 6.9×10‑2 M, COn lo que se.evita
que p「eciplte ei Mg(OH)2.
EI que' eI efecto de=on com面tambien sirva pa「a evita「 la p「ecipitaci6n de aigunos
COmPueStOS
Se aPIica en quimica anaIitica para separar de una mezcIa de ca的nes, algunos
iones. Asi aIg…OS iones quedar釦en Ia disoluci6n, mient「as que ot「os si p「ecipita「in Pa「a
amplia「 este tema se 「ecomienda consuIta「 Iib「os de an訓sis qu血ico cuaIitativo.
Po「踊mo' Se tiene ot「o caso en eI que … eXCeSO de ion com血puede hace「 que un
P「eCipitado se disueIva, PO「 fomarse ot「o compuesto, tal como sucede con eI hid「6×ido de
aIum面0, qUe en eXCeSO de hid「6xido de sodio foma un compuesto complejo soIuble:
Al(OH)3 + OH￣ ‑ [AI(OH)4]
(ion aIuminato).
14. EJERCICIOS PARA RESOLVER.
缶詰gn整三豊羅評議。霊嵩謹書蒜等認諾e una disoluci6n en
2.‑ CaIcuIa「 Kps de hidr6×ido ferroso' Si el pH de una disoluci6n sat=「ada de este compuesto
es9.3
3.‑ CalcuIa「 Kps deI a「seniato de ba「io‑ Si su soIub両dad a 25 aC en agua dest帽da es 2.56xlO‑
fgl」.
4.‑ CalcuIar Kps dei cromato de ba「io, SI Su SOIub鵬ad a 25 aC esde 1 4×10.5 miIimollmL
詩誌需霊藍葦誓書豊富器等謝器誌特需詰,誌豊富
en un =t「o de disoIuci6∩.
詩誌詰ま書芸謹言葦霊盗塁器量蒜笠島。器識需
7.‑ CaicuIa「 Ia solubiIidad moIa「 de fosfato de calcio, Cuando este es p「ecipitado de una
disoIuci6n a la cuaI se le ag「eg6 … eXCeSO de fosfato l.0×10‑3 M.
8.‑ P「edecir si se foma「a p「ecipitado, Cuando se mezcIan 5xlO‑5 mol de sulfato fe「「oso, COn
lxlO‑5 mol de hid「6xidode ba「io, en un lit「o de agua.
器謹書瑞雲誓書嘉講書露語講.mg de c「OmatO de sodio es ag「egado
「O.‑ CaIcuIa「 eI voIumen en Iit「os de cio田「o de magnesio O.01F, 「equendo pa「a disolve「 Ia
misma cantidad de yodu「o me「cu「ioso en un lit「o de aglla Pu「a.
1 1 ・‑ CalcuIa「 la concent「aci6n de jon yodu「o印una disoIuci6∩, Obtenida cuando se mezclan
y agitan O.1 F de yoduro de potasio con un exceso de cIo「u「o de plata.
12・‑ Se p「epa「a una mezcla de disoluci6n que es O.30 M en p「otones, 0.050 M en iones
PIomo (=) y O.050 M en iones hie「「o (Il)・ Se satu「a co= aCido sulfhidrico (H2S). Se p「egunta si
P「eCipita「a sulfuro piumboso y/o suifu「o fe「「oso. EmpIea「 caIc=Ios・ R.solamente precipita「a
eIPbS.
KpspbS =7×10‑29‑ KpsFeS 4xlO‑19yH2S Keq = 1.1xlO‑22.
119
1 3.‑ Se quie「e evita「 Ia precipitaCi6n deI suIfu「o de niquel, Cuando su disoluci6n esta saturada
COn aCido sulfhidrico. C=al se「a Ia con∞ntraCi6n de protones de …a disoluci6n acuosa que
es O.050 M en niqueI (=).
R〇時】 debe ser mayor que O.04 M Kp。 Nrs eS 3×10‑21.
詩誌蕊:詳言認諾認諾豊富覇請書謹蕊篤農言
satu「arla con acido su肌ld「ico. R. 3.6×10
8 M.
KpscdS = 1・Oxio‑28y Koq H2S = 1‑1xIO‑22
15.一Se coIoca cIo田「O de pIata s61ido en un Iitro de disoIuci6n de cIoruro de sodio O.55 M.
Exp‑ica「 que sucede「a y cuかtos g/L se disoive「an del c‑oru「o de p‑ata. R. 4.7×10■ g/L.
霊:認豊富黙認鵠de嵩露語fa a 25 OC en presencia de una diso‑uci6n
15. EXPERiMENTOS
l. EQUIしIBRIO IONICO
DETERMINAC16N EXPERiMENTAL DE U¥ CONSTANTE DE
EQUILIBRIO DEL ÅcIDO AC亡TICO
OBJ ETiVOS.
EIaIumno
1. Detemina「a experimentaImente Ia constante de equ胸rio de la ionizaci6n dei acido
acetico, a temPeratU「a ∞nStante' tituiando con soIuci6n valorada de sosa las
soiuciones de O.1 a O.001 mola「 de acido y deteminando la concent「aci6n de H+
llb「es, PO「 medio de la medici6n potenciomet「ica de pH.
2. De師「a con sus p「opias paIabras eI sign硫cado fisico deI vaIo「 de la constante de
acidez (meno「 que l) deI acido ac6tico.
3. Demostrara la mane「a objetiva que a diferentes con∞nt「aCiones, Va「ia el pH y ia
concentraci6n de H+ libres, aSi ∞mO eI despIazamiento del equiiibrio
Pe「O Ia
constante no sufre cambios significativos.
ACTIVIDADES.
EIalumno.
1. Realizara …a reVisi6n b酬Og「細ca pa「a obtene「 informaci6n a∞「ca de‥
1.1. GeneraIidades dei eqlIilib「io quimico.
1 ,2. Concepto de acidez (BRONTED‑LOWRY). Åcidos f=erteS y debiIes.
1.3. Ei vaIo「 numerico de la constante de acidez del acido acetico.
1.4. Uso de‑ potenci6met「o pa「a detemina「 la conc・ de H∴
1.5. Dete「minaci6n de Ia concentracich totaI de acido acdi∞ en Cada una de las
1.6. P「opiedades fisicas, quimicas y t6×icas (P「eCaUciones) para
manipuIa「
co「「ectamente. las sustancias que se u輔cen en el experimento.
2. Plantea「a lo siguiente.
2工
La ecuaci6n de ionizaci6n deI acido acetico.
2 2. La expresi6n matematica pa「a la constante de equ輔rio de dicha ecuaci6∩・
3. Realiza「a calcuios para p「epa「ar soluciones‑ 0.1 a O.001 mola「 de acido acetico.
4. Eiabo「a「a un pian de t「abajo guiada po「 eI metodo experimental・ integ「ando Ia
info「maci6n de Ios puntos l y 2.
5
Realizara el expe「ImentO una VeZ aP「Obado eI pIan de t「abajo二
6. Eiabo「a「a e=nfo「me deI expe「imento 「eaIizado.
7
Realiza「a una dlSCuSi6n deI expe「imento.
BiBLIOGRAFiA
I G. H Ay「es. A=訓sis quimico cl'a=titativo. Ed吊a「la' N. Y. 66‑75y 304‑10' 1968.
121
2. H. A. Fiaschka, el aI Quimica ana冊ca cuantitativa, Voし2, Ed. CECSA.Mexico, 140‑
41,1982,
3. E. Grunwald &し. J. Kerschenbaum. Introducci6n al an到isis quimico cuantitativo. Ed,
4. …「:盤忠義藍黒岩猟書蕊。。 H。,…。. N. Y. 28。印9,2.
5. D. A. Skoog, D. N. West. Fundamentos de quImica analiti∞・ Ed. Reverte・ S. A.,
BarceIona, 332‑35. 1981.
6. Themerk index
, 8種. Steche「. P. 6, MerkCo. ing. Rahway, N. Y・, ∪・ S. A., 152, 1968.
7. A言. VogeI. Quimica ana圃ca cuantitativa. Ed. KapeIusz. S. A. Buenos Ai「es, 336‑7,
1960.
8. Videocasete, USO DE」 POTENCCIOMETRO, ENEP ZARAGOZA, Mexico, 1 978.
Responsable deI expe「imento:
Qu血. 1meIda Velasquez Montes.
Revisado po「:
Departamento de Desarro=o CurricuIa「・
Unidad de Evaluaci6n y Desa「「OIIo Cu「ricular.
EXPERIMENTO 2.
EQUl」IBRIO HETEROGENEO.
OBJETlVO
日ALUMNO, determina「a expe「imentaImente Ia constante deI p「Oducto de soiub帥dad deI
hidr6xido de calcio a temperatu「a constante, emPleando …a disoIucめn satu「ada de hjd「6xido
de calcio y efectuando una titulaci6n con acido cio「hidri∞ 0.05 M.
ACTNIDADES
EL ALUMNO.
1. Realiza「a una 「evisi6n bib=ogr帥Ca aCe「Ca de:
1.1. P「opiedades fisicas (SOlub朋ad y esta踊dad ante eI medio ambiente) y t6×icas
(P「eCauCiones para manipula「 co○○ectamente) las sustancias empieadas en el
experimento.
1 2.
TituIaci6n de una base fuerte con un acido fuerte.
2
Eiabo「ara un plan det「abajo basado en ei m6todo experimentaI"
3
Realiza「a ios calcuIos pertinentes, COnSide「ando;
3.1.
日datodeIatitulaci6∩.
32. Laexpresi6ndeKps.
3 3. La estequiomet「ia de la￣「eacci6∩.
34. EIvaIo「te6ricodeI Kps.
3.5. El e「「or po「CentuaI del Kps.
4. ReaIiza「a eI expe「imento …a VeZ aP「Obado el pIan de t「abajo.
5. Eiabo「a「a ei info「me deI expe「imento realizado.
6. ReailZar台…a discusi6n del expe「imento.
1NG. QUIM. ENRIQUE GIL FLORES
122
EXPERIMENTO 3
ANÅしISIS DE CATiONES
OBJETlVO.
EI alumno sepa「a「台e identifica「a a los cationes del cuarto g「UPO・ Siguiendo … eSquema
propuesto en alguno de los lib「os de an訓sis quimico cualitativo"
ACTlViDADES.
EiaIumno:
1. 1nvestiga「a en la lite「atu「a quimica pa「a ana冊sis cualitativo:
1. 1. Fundamentos analiticos de Ia sepa「aci6n deI cuarto g「upo.
1.2. Reacciones ca「acte「isticas pa「a su iden鯛CaCi6n.
2. Cont「astara su esquema de separaci6n investigado en la b酬Og「a請a pa「a Ia
SePa「aCi6n de mezcIa de Ios diferentes cationes deI gルPO Cuat「O.
3. P「esenta「a po「 esc「ito aI p「ofeso「 un pIan de t「abajo que especifique c6mo sepa「a「 e
identifica「 dichos cationes.
4. Discuti「a con el p「ofeso「 eI pIan de trabajo, haciendo enfasis en el punto l.1
5. ReaIiza「a la parte p「各ctica y ent「ega「a e=nfome co「「espondie=te.
6. Discuti「a 10S 「eSuItados en Ios teminos que ma「can los objetivos 4, 7 y 8 de esta
unidad
′・叫Ei desarrollo de ese expe「imento se「a co=firmado a=nicio de ia unidad
a) 4HCi(g) + O2(g〉
b) CO(9〉 + H20(9)
c) CO(9) + H2(9)
2. Escribanse Ias expresiones para las constantes de equilibrio de las ecuaciones deI
PrOblema l.
Expiique eI efecto sobre eI equ冊b「io anterio「 de:
a) Un aumento de tempe「atu「a.
b) Un aumento de presi6n.
c) Una concent「ac16n mas elevada de CI2
d) Una concentraci6n mas eIevada de PCI5
e) La p「esencia de … CataIizador.
7. Se tiene la sigu‑e=te 「eaCCi6= en equilib「io quimico a una tempe「atura de lOOOO K.
N2+3H2
=∴∴∴∴孝NH3
Las concent「aciones del nit「6geno, hid「6geno y amoniaco en eI equ冊brio son l.03' 1.62 y
O.102 moiesIIit「o. Calcuia「 Ia constante de equiiibrio cuando se empIean moles/lit「o y
R = O.96 moIes.
9. A continuaci6n se dan las soIubiIidades de aIg…aS SaIes:
雛
畿鮮
CaIcuIa「 Ia Kps de cada una de e=as.
10.A conti…aCi6n se dan Ios vaio「es de Ia Kps a 20O C.
Fe(OH)3
4X lO￣38
Bi2(S), 1.6XlO￣72
CaIcuIa「 Ia soIub胴ad a 20o C y exp「esarla en moles/l y g几
11.La Kps de冊o「u「o de p‑omo es 3.2 X lO
8・ CalcuIa「 la concent「aci6n de iones pIomo
(=) y iones仙Oru「O en la soluci6n satu「ada・
R= 【Pb+2】=2.OX lO‑3; 【F‑l=4.OX lO￣3
￣ 12器請管謹書嵩譜霊書誌霊諸富轟霊1豊富
岩盤霊羅窪譜議書豊擢豊器a謹書Pa「ae‑
R=.2X「O‑23 y 2・5XlO‑21
13. Una soIuci6n es p「epa「ada disoiv‑endo O.01 moles de KB「 y O.01 moies de K2C「O4 en
suficiente agua destiIada pa「a ∞mP‑etar un vo‑umen de un lit「o. Una soluci6n d掴da de
AgNO3 eS adicionada gota a gota hasta que se fo「ma un p「ec卸ado・ Se p「egunta si el
p「ecIPitado es AgB「 o Ag2C「O4 0ustifica「 ‑a 「espuesta)
〇二二￣
R = el
P「eCipitado es AgB「
13薄紫a諾9薄謝d議富d計器謹書善悪霊豊豊
RこNo
EJERCICIOS DE Kps
14. Esc「iba las ecuaciones i6nicas de fo「maci6n de las siguIenteS SuStanCias insoiubles.
a) Ag3P04
b) HgC「O4
C) CaC03
d)Cu(OH)2
e)FeS
12う
1 5. Escriba las expresiones de Kps de cada una de Ias sustancias anteriores.
16
Una so uci6n satu「ada de CaF2 c。ntiene' PO「 Cada 250mI O.OO68g. Enc:詰笠。‑,。
17.Si eI Kps para BaSO4 eS l.5X lO‑9 !Cuattos g desu胤Ode barioexisten en l lit「ode
SOIuci6n satu「ada?
R雪9・1XlO・99・
18. EI Kps pa「a SrSO4 eS 7.6XlO‑7" Ca‑cu‑e cuantos g「amos deS「SO4 se disoIve「an en
lOOO lit「OS de S「(NO3)2 0.100 M.
R=1.4g
19・EI Kps pa「a MgF2 eS X lO・8・ Ca‑cu‑e ‑a cantidad de MgF2 que eXjste en 250mI de una
SOIuci6n satu「ada.
b) dCuanto MgF2 Puede disoive「se en 250ml de NaF O.100 M?
a)とCuanto MgF2 Puede disolve「se en 250mI de Mg(NO3)2 0.100 M?
R雪6X「O‑3g"
20.EI Kps pa「a BaSO4 eS l.5 X lO‑9 1P「ecipita「a BaSO4 Cuando se mezclan lOmI de
BaCI2 0.010 M con 30mI de Na2SO4 0.005 M?
R = Si porque eI p「oducto i6ni∞ eS l.9 X lO‑6→Kps
22 Kps pa「a Ag(COOCH3) es 2 3 X IO
3 iHab「a p「ecipitaci6n ai mezcla「 20ml de AgNO3
器蕊盤等藍藻嵩?Ka CH3COOH l.8XlO‑5
R=nOPO「que
21.Si mezcIamos 40ml de amoniaco l.5 M co= 10m同e CaCI2 1.10 M, 6P「ecipita「負
Ca(OH)2?
KpsCa(OH)2= 1.3X lO‑6
KbNH3= 1.81XlO‑5
R = Con eI producto i6nico es
4・3X lO‑7くKps.
22.Se disueiven 5.1g de AgNO3 y 2.9g de K2C「O4 en 225ml de soIucien. cQue cantidad
K。ご∈豊「も等誌署da en mola哩quedan en 'a soIuci6n fina一つ
R=[Ag
]= 1.6XTo4M
【CrO4=) = 7.8 X lO￣5 M
23 iPo「 que p「ecipita BaSO4 de una soIuci6n de BaCI2 ai ∈涌adi「le H2SO4 diluido mient「as
que pa「a p「ecipita「 CaSO4 eS neCeSa「io ag「egar H2SO4 COnCentrado?
R = Ve「 ios valo「es de Kps
Pa「a cada p「ecipitado.
126
24. iCuかtas veces disminuye la solub嗣ad deI suifato de plomo en una soIuci6n O.01 M
de sulfato de magnesio, en COmPa「aCi6n con su soIub嗣ad en agua pu「a?
R = 68 veces.
ANÅLISIS CUALITATIVO.
24.もCuales son los critehos pa「a inclui「 o exclui「 ai magnesio en ei grupo lV de los
Cationes?
25.1Que reactivos nos permiten distinguir entre: a) cio…O de caIcio y cioru「o de
estroncio, b) suIfato de bario y ca「bonato de ba「io, C〉 nitrato de estroncio y ca「bonato
de est「oncio, d) c「omato de ba「io y dic「omato de ba「io y e) ca「bonato de calcio y
oxaIato de caIcio?
26.En la natu「aleza existen diferentes mine「ales ent「e e=os tenemos a Ia doIomita y la
d「agonita. !Analice su composici6n pa「a p「OPOne「 …a metOdoiogia que verifique al
Calcio y al magnesio y excIuya a los demas cationes?
27.乙Expiiq=e eI fundame=to Por el cuaI cie「tos cafrones da= COioraci6n a la flama?
28乙ExpIique ei comportamiento dei bario aI ahadi「Io a una soIuci6n conteniendo un deido
deb時Ot「a COn … aCido fuerte?
29而vestigue un metodo microsc6pico para iden綱car aI caIcio.
RESPONSABLE DEL PROBLEMARIO
Q. F. B. GEORGINA ROSALES RIVERA
DR. FELIPE VÅzQUEZ GUTIERREZ
17. BILBIOGRAFIA CONSULTADA.
1.‑ AIexeiev V.N. Semimic「Oan創isis quimico cuantitativo. MoscO, 1975.
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巨sp∈旧a. 1971.
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1 0.‑ Kotz J.C. T「eicheI M.P, Quinica y reactividad quimica. 5a Ed. Thomson. 20O3.
U, VI看
AGUA
QUIM. JORGE.RIVAS MONTES
DR. FELIPE VÅzQUEZ GUTIERREZ
PROFS. DE TiEMPO COMPLETO
UNIDADVII
ANÅしISIS QUiMICO DE UNA MUESTRA DE AGUA
En esta …idad. se t「abaja「a con un problema reaI, en∞minado a un fin p「actico, en eSte
caso, a la determinaci6n de aIgunas caracteristicas quimicas de una muestra de agua.
Pa「a Iog「ar io ante「io「, Se「a neCeSario aplica「 todos Ios conocimientos ap「endidos en las
unidades anteriores y en Ias demas asignatu「as. Como en esta unidad se resoIve「a …
p「obiema, Se P「eSenta la g「an oportunidad 「einc「ementa「 el acervo cientifi∞・ de estimula「 Ia
hab嗣ad de la b心Squeda de infomaci6n y en la expe「imentaci6n asi como desarro=ar eI
intefes y la iniciatjva po「 la soIuci6n de p「obIemas 「eaIes a血cuando esto impIique una ta「ea
dific時Pero aIcanzabIe.
Para Iog「a「 Ios objetivos p「opuestos en esta unidad, eS indispensable estudia「 P「OIijamente el
experimento que se va a 「eaIiza「 desde el punto de vista te6rico y pfactico・ y a=iempo・ Se
pueda diseha「 eI experilmentO maS id6n∞ que logre Ios o切etivos p「OPuestOS en eSta …idad.
OBJETIVOS:
De acue「do a 10 eXPueStO ∞n ante「io「idad, Ios objetivos de esta unidad estan encaminados a
que el estudiante:
1. RESULVA un p「obIema real 「elacionado con su comunidad.
2. APLIQUE una metodoIogia cientmca tanto a la 「evisi6n b酬Og「都Ca COmO a la
experimentaci6∩.
3. REAしICE an訓sis qulmicos especificos.
4. EXPONGA seminarios para com…ica「 los 「esultados de la lnVestigaci6n
bibIiog「乞ifica y de los experimentos.
EVALUAC16N.
La evaIuaci6n de la …idad, a=gual que en las ot「as unidades, COnSta「a de:
a) Lista de control de actividades.
b) Info「me esc「ito.
C) Exposici6n de seminarios.
d) Examen parciaI.
TRABAJO DE LABORATORIO:
Pa「a que esta unidad pueda 「ealiza「se con todo exito, eS ne∞Sa「io inicia「 con una 「evisi6n
de lo que es Ia gravimet「ia y la voIumet「ia en las que se estudiaran conc「etamente la parte
te6rica y la pa「te p「attica pa「a comp「ende「 tanto io que se 「ealice en Iabo「ato「io como Ios
p「ocedimjentos techco‑Pratticos. Po「 tanto‑ los conte=idos se「in
Gene「aIidades de g「avlmet「ia・
130
●
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「
ヽ
[
131
OBJETNOS INTERMEDiOS:
AI concIui「 esta unidad, ei alumno:
1. DEFiNIRA los siguientes conceptos:
a) Facto「 gravimetrico.
b) P「ecipitaci6n y factores que i…OIucra.
C) Evapo「aci6n.
d) FiItraci6∩.
e) P…tO final de una tituIaci6n.
f) Punto de equivaIencia.
g) indicadores.
h) Curva de titulaci6n.
i) SoIuci6n pat「6n.
2. APLICARA estos t6minos en los experimentos de esta …idad.
3. DIFERENCiARA Ios dive「sos indicadores.
4. APLICARA un criterio pa「a seiecciona「 un indicador.
5. EXPLICARA Io que sucede en un proceso de vaIo「aci6∩.
6 1NTERPRETARA po「 medio de ecuaciones matemきiticas, Io que sucede en un
P「OCeSO de vaIo「aci6∩.
7
D'FERENCiARA Ios conceptos deI punto ue.
8. RESOLVERA p「obIemas 「eiacionados con Ios incisos a, h.
9. APLiCARA el m6todo experimentaI al 「eaIiza「 Ia parte expe「imentaI.
10. PREPARARA disoIuciones no「maIes y moIa「es.
1 1. REALIZARA una se「je de an訓sis gravimet「icos y voIum6tricos.
1. 1NTRODUCCION
l.1. ELAGUA
P「of. Jo「ge Rivas Montes
P「of. de tiempo compieto.
EI agua. ademas de se「 un componente impresci=dible pa「a Ia vida' eS ademas‑ un t色mino
que da nomb「e a 「egiones y que o「igina i∞uCiones que animan a=enguaje.
El agua po「 se「 VitaI, COnStituye po「 ese hecho, un CauCe Iiterario‑ filos6fico e hist6rico de la
humanidad que expresa sentimientos y conceptos de p「ofunda reflexi6n・ Po「 ejempIo, COn eI
puebio griego, una CiviIizaci6n occidental, cOmienza Ia meditaci6n sobre el o「igen del mundo,
conside「ando eI agua como eI principio, CumPIiendo as向na funci6n filos6fica y teog6nica.
EI agua esta en ei p「‑ncIPio y origen deI homb「e y por eIIo, Io acompa6a en su largo
pe「eg面ar sob「e la tierra y eI espacio, y eS unaS VeCeS eSPe「anZa O Victoria y ot「as
desesperacich o derrota. Po「 esto, en eI origen deI hombre, en la B酬a po「匂empIo, el agua
fecunda la tie「「a en que se modeIa el hombre y donde se pIasma eI primer se「 de Ia
c「eaci6n. Despu6s. eI apa「ece en Ios冊os de iniciaci6n y en ∞remOnias de purificaci6n. Asi
PueS. desde tiempos inmemo「ables, eI ag=a Se incorpo「a tanto a las mitoIpgias como aIas
reIigiones; en eStaS, eI homb「e tiene p「esente el agua, bien sea po「 Su absoluta dependencia
lque mantiene 「especto a eIia, O bie=, POr e=emo「 que le han i=SPi「ado aIgunas de sus
manifestaciones (=uvia. inundaciones, CicIones, etC.〉 Empero, Cuando ei homb「e comp「ob6 1a
u細dad de los 「ios y ma「es ∞mO V(as de ∞municaci6n, se abri6 un mundo nuevo =eno
de
POSIb冊ades.
Tambien el agua ha servido a Ios hombres de ciencia pa「a reaiiza「 nume「OSOS eXPe「imentos'
tanto cien柵cos como tecnoi6gicos, desde e=egendario Arquimedes (乙287‑212? a. de C.),
hasta los novedosos campos de la fisica y de la quimica en donde eI preciado y vita川quido
ha sido en g「an medida el eje y eI punto de apoyo que ha fac冊ado este avance. Po「 ejempIo.
el ag=a ha pe「mitido de師「 algunas unidades de magnitudes fisicas・ taIes como la ca10「ia・ el
punto fijo superio「 o infe「io「 de un tem6met「o, el calo「 especifico, eI peso especifico, etC. No
se debe oIvida「 que ademas, el agua ha eje「cido …a gran in仙encja sob「e las artes y ha sido
Un ete「nO mOtivo de inspi「aci6n para Ios artistas.
Pero hoy dia se camina en un mundo contaminado' donde Ias aguas han pe「dido su p「imitiva
pu「eza y es tarea y responsab桐dad de todos p「eservarIa de uIterio「es contaminaciones ya
que dia̲c斬t dia￣e「prOblemさ̲de la「co∩ta面iaci6n Va en和meritO十はntci PO「 negiigertcia de las
autoridades co「「espondientes, COmO PO「 irresponsabiIidad de de 10S USuarios.
En la actuaiidad. ei agua se dist「ibuye en una ciudad de Ia siguiente mane「a: deI voIumen
tota上un poco menos de ia mitad. se destina ai consumo domestico en donde eI despe「dicio
es g「ande, POr que en m=Cho, eI agua se va a los desagOes sin habe「Ie dado una buena
u帥dad. Ot「a parte de es voiumen totaI. se la 「eparten la indust「ia y ei come「Cio・ COn CIa「as
ventajas pa「a la industria, PerO la que mds ayuda a s= COntaminacI6∩・ Lo que 「esta del agua.
133
es dedicada aI consumo p心bIico, taIes ∞mO riego de pa「ques y jardines, O「natO en Ias
fuentes, etC., y a uSO de hospitaies. Solamente una peque砲po「Ci6n. es destinada a Ios
Pequefros huertos y a las granjas subu「banas.
Po「 ot「a parte, Ia agric=Itu「a' 「equie「e de g「andes cantidades de agua para eI buen desa「「oIIo
de Ios p「oductos a‑imenticios
tanto Pa「a ∞nSumO urbano ∞mO Para eI ganado y demas
animales domesticos.
Como se puede observa「 de Io anterio〇・ eI agua es p「atticamente la columna vertebral para
eI desarroilo. Asi por ejempIo, eI homb「e empiea aguan pa「a su alimentaci6n・ Sea eSta ∞mO
bebida o como ing「ediente integ「ante de sus alimentos; la requie「e tambi台n' Pa「a el aseo de
「opa, t「astOS, etC., la exige pa「a ei baflo y dispone de eIla pa「a aIeja「 SuS desechos‑
p「opo「cionar comodidades y 「esoive…ume「oSOS P「Oblemas de la vida co脚ana. La industria
la empiea tambien en gran escaIa pues enぬfab「icaci6n de un ‖t「O de petr61eo se requie「e
de lO冊OS de agua, … kiIQg「amO de papeI de lOO lit「OS; una tOneIada de cemento‑ 4500
1it「os de agua; un Kg. de lana de 600 1itros・ Po「 su parte la industria qu血iea facilmente =ega
a consumir de dos a seis miI met「os c心bic∞ de agua duIce po「 Cada tonelada de producto
eIabo「ado; PO「 la fabri∞ci6n de a∞「O, Ia industria metald「gica' Puede empIea「 hasta 3OO
met「os c圃COS PO「 tOnelada p「Oducida.
El 「econocimiento de esta9 realidades, ha 11eCho cambia「 Ia mentaIidad generaI deI homb「e,
respecto a su uso y abuso' y le ha pem舶O COnCIuir que・ eI agua no「eS inagotabIe・ ni
tampoco g「atuita por lo que hay que cuida「Ia y preserva「Ia de contaminantes.
1.2. ELAGUA EN U¥ NATURALEZA.
El agua se encuentra dist「ibuida en la naturaleza en dife「entes estados de ag「egacien y en
dife「entes fo「mas. En los oceanos que ∞「「eSPOnde a mas de1 97% deしtotaI deI agua de la
tie「ra; en agua SUPerf繭aI s6Iida, aCumulados en ios g「andes iniandsis (casquetes poIa「es) y
en Io§ gIacia「es de mo=taha' qUe COnstituyen aproximadamente e1 2.5% deI totaI; agua
superficia川quida que es la de ios 「ios y Iagos, CuyO POroentaje es ap「OXimadamente ei O・5%;
agua en foma de vapo「' localizada en Ia atm6sfdra y que comp「ende ap「OXimadamente eI
O.001 % del total.
Estas dife「entes fomas de dist「ibuci6n deI agua, nO SOn tan eStaticas como apa「entemente
pod「ia= Se「. Si no que' eStan SOmetidas a ∞nStanteS ∞mbios siguiendo … 「eCO「「ido c榔co
denominado
CicIo Hid「o16gieo
o cjcIo deI agua en la naturaieza. Basicamente dicho cicIo es
el siguiente: del agua que se p「ecipita e= foma de lIuvia' nieve o g「anizo sobre eI sueIo' una
parte se evapora de los sities donde cae; Ot「a eSC=「re SOb「e ei te「「eno' PaSando a
inc「ementa「 Ias co「「ientes superficiaIes y otras se in柵an constituyendo las aguas
sIIbte「「aleas. Las agua superficiales, POSterio「mente puede= eVaPO「a「Se O in輔「a「se・ DeI
agua in靴「ada,‑臆==a Parte queda‑ ce「Ca de‑ Ia supe巾Cie‑y Se eVaPO「a「葛directamente, Ot「a eS
ap「ovechada po「 el p「oceso de transpi「aci6n y Ia parte 「estante aumenta eI caudal de Ias
aguas subter「aneas.
EI cicIo del agua se comp‑eta con la evapo「acidn de las aguas de los oc6anos' COn la
ci「cuIaci6n del vapo「 de agua en la atm6sfe「a hasta fo「mar nubes y con Ia condenaci6n del
vapo「 de estas en fo「ma de p「ecipjtaci6n.
134
1.3. FUENTES DE ABASTECIMIENTO
El agua, Se enCuentra dist「ibuida en diferentes Iugares de los cuaIes eI homb「e echa mano y
Ia t「ansporta a Ios lugares donde ia empIea「a. Po「 tanto, eI homb「e dispone de dife「entes
fuentes de captaci6n deI vita川quido que pod「a utiIizar para diversos fines que abarcan
desde los domesti∞S, hasta los industriales.日agua asl empIeada pod「a o no 「egresa「 a su
fuente旧tu「aI de o「igen, Io que dependera de la mane「a en que se disponga de eIla.
Dent「o de las fuentes de abastecimiento de agua se tienen:
a)しas atmosfe「icas. constituidas p血Cipalmente po「 agua de =uvia.
b) SuperficiaIes, taI como eI agua de Ios rios, Iagos y Iag…aS, agua de deshielo (mny
POCa) y agua de embaIse.
c) Subte「「cheas, COnStituidas po「 el agua de IIuvia, g「anizo o nieve que se輔「an a t「av6s
de la tie○○a. Esta agua pueden se「 fuentes de abastecimiento natu「aI, COmO SOn los
manantiales f「eaticos o artesianas, O artificiales, COmO Ias norias fre患ticas o os pozos
de artesiana.
Las aguas f「e翻cas (las acumuIadas en eI subsuelo sob「e una superficie de capa
impe「meabIe). estan muy expuestas a la contaminaci6n por bacterias. pa「asitos o sustancias
quimicas po「 ia faciIidad de fiItraci6n hasta eIias. Debido a esto' eS dificil encont「a「 agua
臆' Pu「a, ademas de que el agua es un magnifico disoIvente. Lo ante「io「・ P「OVOCa qUe el agua no
‑: Se pueda usa「 …d‑Stintamente ni en los hoga「es, ni e= Ia ind=St「la. Por eIIo, Se ha∞ Una
cIasificaci6n del agua de acue「do aI uso a que se destine y se estabie∞n nO「maS y
regIamentos q=e CataIoga= y dife「encian con toda cla「idad las especificaciones que debe
reunircada unadee=as.
・‑、Fa'd証d訓ii;d「‑ el
ag脚OOnVferTe似lel・ PreSerlte 'aS調les叫e叩豹c面'てan即e帖y en to
POSibIe, los elementos que se encuentran disueItos‑ Ia materia en suspensi6n y los
mic「OO「ganismos presentes.
En gene「a=os iones que puede contener un cuerpo de agua pueden se「 diferentes
dependiendo de ia caIidad, Seg心n Ia fuente de abastecimiento y de la concent「aci6∩.
CATIONES
ANIONES
Sn(=)
C「
Sb(=i)
B「●
Pb(=)
r
Fe(l=)
Ai(I=)
F
S04=
Mn(li)
HP03￣∠
Ca川)
B407●
M亀川)
NH;
K+
C03こ
Si03=
As04￣∠
Na+
N03￣
しr
N02￣
しa mate「ia en suspensi6n puede esta「 representada po「 materia organica y los
microo「ganismos (amen de materia inorganica〉.
La mate「ia o「ganica, eSta COnStituida po「 Ias sustancias quinicas de origen anjmai, VegetaI e
indust「iaI.
Dent「o de los mic「∞rganismos se pueden encont「a「 tanto Ios de o「igen animaI como Ios de
Origen vegetaI. De eIios, Se tienen ent「e ot「os a las aIgas, P「OtoZOa「ios, 「Otife「os, bacterias
(SaP「Ofitas y parasitas, Pat6genas y no pat6genas).
Pa「a la ca鵬caci6n del agua, eXisten dife「entes fomas de ella, Originada po「 diferentes
auto「es. Asi, aIg…OS la cias涌c訓seg心n su origen, Otr∞, Seg心n su estado fisico. y alg…OS
m台s, Seg血su composici6n y su uso. Aqul, Se emPlea「a una ciasificaci6n basada en eI uso
que se hace del agua, a Sabe「:
a) Potable.
b) Neg「a.
1.4. AGUA POTABLE
Ei agua potabIe, eS la que se puede bebe「 y debe se「 Iimpia (CristaIina)言ncoio「a, Sin oIo「 ni
Sabo「, ha de contene「 POCaS SuStanCias disueltas y poca mate「ia en suspensi6n. En
Particuia「 estar lib「e de bacte「ias pat6genas de mane「a que no contenga mas de lO
COIibaciIos por lit「o..Lo ante「ior no significa que e書agua para beber tenga que ser est6「ll,
Como se sabe, eI agua pura es un p「Oducto a棚Cial y po「 ende p「acticamente nu10 en ia
natll「aIeza y las aguas natu「aIes, Siempre contienen mate「ias ext「anas en soIuci6n y
SUSPenSi6n en cantidades variabIes. Dichas sustancias pueden modifica「 nctablemente sus
P「OPiedades, efectos y usos. Po「 ejempIo, eI exceso de ca「bonatos y bica「bonatos de calcio y
magnesio, P「Oducen incrustaciones en las tuberias, P「OVOCa Ia du庵Za en el agua y esto hace
que el consumo de jabones y dete「gentes sea alto. El exceso de saI y en particuIa「 de
C10「urOS, ie p「opo「cionan aI agua un sabo「 desag「adable y limita su uso pa「a se「 bebida,
PueS Cuando Ia cantidad es eIevada, Puede servi「 COmO laxante. El hierro coio「ea el agua y le
imparte … Sabo「 desagradabIe, ademas de que se inc「usta en las tube「ias.しos nit「atos
(arriba de 5Omg/I) pueden p「Oduci「 aiteraciones en Ia sang「e de los n洞OS de corta edad.
1.5. AGUA NEGRA
Es eI agua de̲都asteeimiento￣蛤￣む隔pbbぬC滝面que habiendose̲ con diferentes￣ fines, ha
quedado impu「ificada. Desde eI punto de vista de su origen, 「eSuIta de Ia combinaci6n de los
iiquidos o desechos a「「astrados po「 eI agua, P「OCedentes de las casas habitaci6n, edificios
COme「Ciales e instItuCiones, junto con 10S P「OVenientes de los estabiecimientos indust「iaIes y
Ias aguas subte「raneas, SuPeHiclales o de p「ecipitaci6n que puedan ag「ega「Se.
2. ANAしiSIS DEしAGUA
EI analisis del agua, Sea POtabIe o neg「a' Se 「eaIiza po「 diferentes motivos, tales como ei
「eveIa「 si es adecuada para consumo humano; Pa「a 「eSaIta「 ia p「esencia o ausencia de
contaminaci6n; Si es corrosiva pa「a Ia tube「la o puede foma「 incrustaciones en caIdeas; Si
puede empIea「se en el lavado de la 「OPa O en la indust「ia quimica・ teXtil' metaI心喝ica' etC. Asi
que, dependiendo del motivo del analisis deI agua' Serat los ana冊sis por 「eaiiza「・
En teminos gene「ales, los an副isis se pueden clasifica「 en:
a) FIsicos.
b) Quimicos.
C) BioI6gicos.
Los an訓sis fisicos pe「miten detemina「 aque=as propiedades como el pH, turbiedad' COIor,
oIo「, Sabor (P「Uebas organoI6pticas), densidad言ndice de 「ef「acci6n. conductividad eI6ctrica,
etc,, que Pueden ser observadas faciImente y que dan infomaci6n 「efe「ente a su pos酬idad
en teminos de vaIo「es que indiquen su g「ado de potab鵬ad' aCO「dado po「 Ias normas
estabIecidas
ex p「ofeso" po「 Ias dependencias gube「namentales.
Con los ana両sIS qu'm‑COS, eS POSibIe detemina「 Ias co=CentraCiones de aniones y catio=eSl
de mate「ia o「galica p「esente en el agua y que puede aItera「 Su COndici6n potabie'
propo「cionando datos 「eferentes a Ia contaminaci6n deI agua o en su defecto, mOSt「ando las
alte「acIOneS Suf「idas po「 eI t「atamiento a que fue sometida. Todos Ios datos obtenidos po「 eI
告an訓sis quimico pemiten visuaiizar y controIa「 un t「atamiento poste「io「・ en CaSO de
‑u∴∴∴Vn eCeS lta rl o二
'o. De lg=al manera. 1os a=訓Sis bacterio16gicos, P「OPO「Cio=an info「maci6n que pemiten ‑nfe「i「 el
g「ado de contaminacI6n y consiguientemente' e=「atamiento a que debera se「 SOmetida el
agua en caso de 「ebasar los limitesde potab潤ad.
3. RECOしECCION DE MUESTRAS
Pa「a p「ocede「 a‑ anaI‑S‑S deI agua y pa「a que los 「esultados que se obtengan sean u= indice
「eaImente蘭I para dictamina「 su estado. debe p「ocede「se a Ia ext「acci6n de las ml'eSt「aS
con un cuidado que no po「seI
eXCeSivo peca「a de innecesa「io.
EI p「op6sito de la tomas de la muest「a' eS 「eCOge「 una PO「Ci6n de agua io suficienteme=te
peque南en volumen, Para Se「 ma=ejada convenie=teme=te en e=abo「ato「io y no obstante
ello, Se=eP「eSentativa deI voIumen totaI del agua que se ana看iza「a. Teniendo en c=enta ei
prop6sitO de‑ an訓sIS, ias ca「acteristicas de la fuente de dist「ibuc‑6n・ debera p「OCederse a la
toma de muest「as destinadas al an訓sisi COn P「eCauCi6n y modaIidades que 「equie「a cada
CaSO
4. EXPERIMENTOS
EI siguiente conj…tO de experimentos, eSfa encaminado a famiIiariza「 al estudiante con eI
analisis quimico cuantitativo y las tecnicas p「opias de el. Asl mismo. se e印era que integren
en la mejo「 foma posible los c○nocinientos de estequiometria y equilib「io quimico tan
lntimamente 「eiacionados con esta unidad.
No debe oIvida「se que, eSta Unidad es la cuIminaci6n de=rabajo de labo「atorio iniciado en
Ciencia Basica i, PO「 Io que se debe de tene「 presente todo Io ap「endjdo tanto en cada una
de las unidades ante「iores, COmO de las materias te6「icas; ademas debe ∞nSide「a「se que
COn la unidad V=. el estudiante se introduce al campo de la quimica anaIitica cuya
impo「tancia tiene repercusiones en los semestres p「opios de cada iicenciatu「a・
EXPERiMENTO I
Dete「minaci6n g「avim6trica de suIfatos.
P「imera parte.
C「isoi a peso constante.
OBJETIVO:
El alumno pond「a cuantitativamente un c「isoI de po「celana a peso ∞nstante.
ACTiVI DADES:
1, lnvestigar en Ios libros de an訓Sis quimico cuantitativo eI po「 que los
Crisoles se ponen a peso constante.
2. 1nvestigar Ios diferentes tipos de c「isoles que se emplean en ei an訓sis
g 「avi metrico.
3. lnvestiga=0S dife「entes m6todos que existen pa「a poner … C「isoI a peso
COnStante.
4
P「esentar y discuti「 eI pIan de trabajo con eI profeso「・
5. Ent「ega「 ei infome cor「espondiente aI expe「imento‑
Siguiendo Ios
Iineamientos de LCB l.
Segunda parte・
SuIfatos como suIfatos de ba「io.
OBJETNO: ̲
El a山mno, dete「mIna「a CUantitativamente el contenido de=6n sulfato en una muest「a de
agua.
ACTlVIDADES:
1. BASÅNDOSE en la u川dad V上el aiumno expIica「a ampliamente eI fundamento de
este ana両Sis.
138
2. Presentara y discutira su pIan de t「abajo con eI p「ofeso「.
3. Dete「mina「a por medio de calcuIos, ei facto「 g「avimet「ico para sulfatos.
4. Entrega「まun info「me de este expe「imento a su p「ofesor.
Propedeutica.
SoIuciones volumetricas.
OBJETlVO:
Ei alumno, eStanda「izara蛙Ias soIucienes voIum6t「icas que utiiice en los an副isis
qu imicos siguientes:
a) AIcalinidad en agua.
b) Deteminaci6n de caIcio y magnesio.
C) CIo田「OS en …a mueStra de agua.
ACTIVI DADES:
1. Investiga「言as p「OPiedades fisicas' quimicas y t6xicas de los 「eactivos empIeados pa「a
ios anaIisis anterio「es.
2. Revisa「 cuaies reactivos se empIea「an en los an訓sis mencionados.
3」nvestiga「 como y po「 que se p「epara cada uno de esos reactivos.
4. Efectua=os calcuIos necesarios pa「a p「epa「a「 cada uno de los 「eactivos.
5. Discuti「 y deduci「 cada una de las ecuaciones que permjti「ch 「eaIiza「 ios calcuIos de
las concent「aciones de cada 「eactivo.
6
P「epa「ar y aimacenar co「「ectamente cada uno de los reactivos.
7. Presenta「 un infome que contenga todo Io efectuado en e=abo「ato「io,
EXPERIMENTO 2
Aicaiinidad en agua
OBJETlVO:
EI alumno determinara cuantitativamente la alcalinidad en una muestra de agua.
ACTiVIDADES.
EiaIumno:
1. 1NVESTiGARA en qu色unidades se 「eporta la aIca=nidad y en teminos de que
especieS quimicas se info「ma.
2. BASANDOSE en la unidad VI de LCB
=, EXPLiCARA 10
qUe SUCede
te6「icamente en esta determinaci6∩.
3
MANIPULARA co「rectamente el materiaI voIumet「ico empIeado en este
expe「imento.
4 1NVESTIGAR po「 qu色
se emplean dos indicadores dife「entes en esta
dete「minacj6n y po「 que se debe calenta「 antes de finaIiza「 ia dete「minaci6n.
DISCUTIRA Ia forma de reaIiza「 Ios caIcuIos.
5. ENTREGARA e=nfome co「「espondlente al expe「imento.
139
EXPERIMENTO 3
CaIcio y magnesio en agua.
OBJETIVO:
El aIumno, deteminafa los dife「entes tipos de du「eza e…na mueStra de agua mediante ei
an訓Sis cuantitativo de ios iones Ca(=) y Mg(=).
ACTIVI DADES :
EI aIumno investigara:
1. Que es una disoiuci6n amortigllado「a, (buffe「) y cuaI emplea「a en esta deteminaci6n.
2. Las p「opiedades fisicas y qu面cas del EDTA.
3. Que es du「eza Dermanente. tOtaI vtempo「aI・
4. Que indicado「es metaIoc「6micos empIea「各
5. PRESENTAR un pian de trabajo que cumpia con eI o助etivo.
6. La aplicaci6= indust「ial y bioICgi∞ de este anaiisis.
7. Enlregara e=nforme ∞「「eSPOndiente a su profesor"
EXPERIMENTO 4
CIo「u「os en una mueSt「a de agua.
0BJ ETlVOS
EI a恒mno, dete「mina「a cuantitativamente e‑ contenido de cIo「uros en una mueStra de agua.
ACTiVI DADES :
El aIumno:
1. 1NVESTIGARA 10S metOdos voium6t「icos existentes pa「a detemina「 CIoruros.
2. EXPLICARA con base a la unidad V一, e=undamento de Ias 「eacciones que se
efectl]an en esta dete「minaci6∩.
3. COMPARARA eI m色todo vo一山metrico con eI g「avimet「ico de acue「do ai punto g哩de
estas actividades.
4. PRESENTARA un pIan de̲trabajo a̲Su P「Ofeso「 que cub「a eI objegivo"
5. ENTREGARA un info「me sobre este experimento.
6. PROBLEMARIO
Quim. Patricia Fuentes V:
D「. Fe時e V各zquez G.
Estos proble「nas deben ent「ega「Se 「eSueltos para tene「 de「echo a p「esenta「 examen.
巳RiMERA PARTE GRAVIMETRiA
l. En ia determinaci6n de sulfatos con cto田ro de barie, PO「 que eI BaSO4 debe ser
diserido po「 lo menos dos horas antes de fa fi妬aci6∩.
2. !Po「 que tos crisoles deben ser enfriados la misma cantidad de tiempo en eI
desecado「, anteS de pesar?
3. E両Ste a喝unas causas de posibIes erro「es en ei analisis de sulfatos. ique
POdria haoer para p「eveni「les o 「educi「tos?
4. Que voIu…an de so山cien de BaCl2 Se debe usa「 Para P「eCゆita「 a tos su陥etos
de una muestra que pesa O,4880g, Si se supone que Ia muestra contiene sole
Su胎to de sodio y se a純de un exceso dei lO% de reactivo? Suponga que息
densidad de la solucien de BaCl2 eS lg/∝
R = 15.74mI.
5. Si un p「ecipitado de suIfato de bario que pesa O.1131g se obtie[1e de urra
SOlucien que ∞ntiene suIfato de sodio prepa「ado por disoiucien de O.4180g de
una mezcla desconocida,
qu6 po「centaje deぬmuestra es sulfato de sodjo?
R≒ 16.47%
6. Una muestra de 4.8110 g de ace「o se disoivie en HNO3 y ei azufre fue
PreC申tado y pesado corrro su胞to de ba「io. EI suIfato de barie pes6 0. 0121 g.
CaIcule el porcentaje de azufre en eI acero.
R=0. 346%deS
7. 1Qu6 peso de pi「ita que contiene 36.40% de azu什e dafa un precipitado de
SuIfato de bario que pese l.0206 g?
子R= 0.38509.
8. ̀Cu釦tes ml de agua amoniacal (hidfoxido de amonie) de densidad O.950g/CC
(que ∞ntiene 12.72% de NH3 POr Peso) se requieren para p「ecipita「 eI hie「「o de
una muestra O.800g dei FeSO4. (NH2)SO4. 6H2O puro, despues de oxida「 eI
hie汀O aI estado fe面co?
R = 0.862mI.
9. Una muestra de sliicato que pesa O.600 g p「Oduce una mezcla de NaCi y KCI
Pu「OS qUe PeSa O.1800 g. De este residuo ei KCI es conve軸do a K2PtCもeI ou息I
PeS6 0 2700 g. Encuent「e eI po「cent到e de K2O y el % de Na2O en ei silicato.
R=8.72% de K2O
ヽ
141
8.60% de Na2O
10.El aceite de …a mueSt「a de pintu「a es ext「aldo y el pigmento 「esidual esta en
un 66.66% deI peso originaI. Un an到isis del pigmento da:
6×ido de zinc= 24.9%
」jtopone=51.6%
Ba高ta= 23.5%
CaIcular ei po「Centaje de composici6n de la pintura o「iginal.
1 1. Ei analisis de un cierto mine「aI da los siguientes 「esuItados:
相203
= 38.07%
K20
= 17.70%
CaO
= 10.46%
Si02
= 33.70%
99.93%
̀Cual es la fomuia empirica deI mine「aI?
R = 2AI2O3K2O. CaO. 3SiO2
12.Se toma una muest「a de 50mi de agua y se evapora en una capsuIa de
PO「∞Iana. E=esiduo 「esuItante se se∞ en …a estufa a =OO C du「ante 2
horas, 「egist「かdose los siguientes pesos:
Tiempoenlaestufa(min)
Pesodelaedpsulaconresiduo(g)
30
121.5
60
90
120.0
119.4
105
120
119.2
119.2
g. Ca厄ulle Ias
PPm de s61idos totales.
SEGUNDA PARTE VOしUMETRIA:
13. 6Qu全tratamiento debe da「sele al cIo「uro de sodio para p「epara「 una soIucien
vab「ada, que Se uSa Para titu厄「 le soluci6n de nitrato de plata?
臆臆14.もQu色p「ecauciones ̲se deben tomar ai p「epara「‑」a so血lQ寝ln Vaiorada y el
indieado「 Para determinar ctoruros?
15.乙Es necesaria la determinacich de … blan∞ (O teStigo) en la determinaci6n de
CIo…Crs? JQIIe ∞rreCCien en ios calcuIoo serian necesaries si se deteminara
unblenco?
16. iQu色medto (acido, basico o neut「o) se 「equiere para t血厄「 CIoru「OS? Justifique
Su 「eSPueSta.
17. iQue lOnes Pueden causa「 e町O「 en la determinaci6n de cIo田roS?
18.JPara tituIa「 …a SOluc軸de AgNO3, Se PeSarOn y disoivieron en agua O.24 g
deNaCl.
142
EI NaCI se tituI6 con 31.19ml de la so山ci6n de AgNO3. Calc山一e la no「maIidad
de la soIuci6n de AgNO3.
R = 0.1316N.
19 Si se encontr6 que una muest「a de 3.000 g de …a aleacich de pIata es
equivaIente a 25・17ml de soIuci6n O.01009 N de NaCi ̀Cu副es eI po「centaje
de pIata en Ia aleaci6n?
20‑Una muest「a que pesa o.4112 g y que contiene cIo「u「os, pe !itulada hasta ei
Pu=tO finai con 40.00 mI de soIuci6n de AgNO3 0.1019 N.
CaIcule el po「centaje de cio「uro en Ia muest「a.
尺=35.16%
21. ̀Que p「eca=Ciones se deben toma「 pa「a prepa「a「 …a SOIuci6n estanda「 de
Ca「bonato de sodio pa「a usa「se en la valoraci6n de HCI?
22. ̀Que indicador se p「efie「e en la tituIaci6n de HCI con Na2CO3? J=Stifique su
「espuesta.
23 Pa「a vaIo「ar una soIuci6n de HCl, un analista peso O.2557g de ca「bonato de
SOdio de 99・91% de p=「eZa・ Titulo eI ca「bonato con 39・17mI de deido 6Cu到es
no「maiidad deI acido?
R= 0.1231 N.
24・もQue porcenlaje de Na2CO3 eSta COntenido en una muestra de saI. si O.3215 g
de Ia misma 「equie「en 27.92mI de HCI O.1131 N pa「a su tituIaci6n?
R=5131%
25.S, 38̀22 ml de una soluci6n de HC=ituIan exactamente O.2808 g de Na2CO3,
CuaI es la no「ma=dad de Ia soluci6n y, qUe VOlumen de eIla se necesita para
hace「 1 1it「o de disoIuci6n exactamente O.100O N de HCl?
R= 0.1386 N, 721.4航「os.
26 Como se p「epa「a la soI=Ci6= eStchda「 de Ca++ pa「a tituIa「 la soluci6n de EDTA?
27.Po「 que debe ahadirse NaCN e= Ia tituIaci6n de Ca++ y Mg++ con EDTA?
28 ExpIique como debe se「 eI cambio de coIo「 en e‑ punto加aI de la tituIaci6n de
Ca
+ y Mg++ con EDTA, C=ando se usa e「ioc「omo neg「o T como indicado〇・ ̀Es
iguaI o dife「e=te eS tipo de vi「aje, COmPa「ando con ot「os indicado「es que usted
ha ya usado?
29・CaIcuIe )as ppm de du「eza exp「esada como CaCO3, de una muesl「a de 50 ml
de agua que 「equie「e 8.30 mI de soIuci6n de EDTA para su tituIaci6n. Cada m‑
de EDTAes eq=ivaIe=te a l mg de CaCO3. Expiiq=e ‑os caculos・
R= 166ppm.
30・Que peso‑de CaCO3 P=「O debe se「 pesado pa「a da「川mo de =na SOIuci6∩, Ia
Cual conte=ga 35 ppm de Ca+、?
R二00874g
143
7. BIBLioGRAFIA
(Refe「encia sucinta)
1. A. S工M‥ Wate「quality pa「amete「S.
2
A. W. W, A. Control de caIidad y t「atamiento de agua.
3
Ay「es, An訓Sis quimico cuantitativo.
4. B「egman, Handbo。k of wate「 resou「CeS and po冊on contro上
5
EncicIopediade Ia qu面Ca indust「ia上
6. Dick.Qu面Caana冊ca・ ̲ ￣
7. Kolthoff, Quantitative che盲Iical analisis.
8. KoIthoff, t「eatise on chemicaI an創isis.
9. O「tega‑Ve「a, Ana両sis qu面co.
1 0. O「ozco, An訓Sis qulmico cuantitatwo.
1 1.VogeI, S. Quimica ahaiitica cuantitativa・
1 2.Voge一, S. Textbook quantitative inorganic anaIysis.
L旧ROS QUE SE ENCUENTRAN EN IA BIBしIOTECA・
LABORATORIO DE CIENCIA BÅsICA =, SEGUNDO SEMESTRE EDITADA POR LA
FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES ZARAGOZAi U. N. A M. SE TERMINO DE
IMPRIMIR EN EしMES DE MARZO 2013. SU TIRAJE CONSTA DE 300 EJEMPLARES.