UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR CENTRO DE QUÍMICA LABORATORIO DE QUÍMICA INORGÁNICA I INFORME LABORATORIO No. NOMBRES Y APELLIDOS Erick Stalin Panoluisa Almachi Bryan Fernando Parra Manzano Genesis Samira Pazmiño Arciniega CARRERA Bioquímica y Farmacia PARALELO FACULTAD 003 14/06/2022 GRUPO HORARIO Grupo 09 7:00-9:00 NOTA/18 Ciencias Químicas FECHA Hoja de datos / 6 Informe /12 TEMA DE LA PRÁCTICA: Equilibrio químico RESULTADOS: Reacción de equilibrio Expresar la constante de equilibrio a) 2𝑁𝐻4 𝑂𝐻(𝑎𝑞) + 𝐶20 𝐻14 𝑂4(𝑎𝑞) ↔ 2𝐻2 𝑂(𝑙) + 𝐶20 𝐻12 𝑂4(𝑎𝑞) + 2𝑁𝐻4(𝑎𝑞) Compuesto Desplazamiento del añadido equilibrio (reactivos o productos) NH4Cl [𝐶20 𝐻12 𝑂4 ][𝑁𝐻4 ]2 𝐾= [𝑁𝐻4 𝑂𝐻]2 [𝐶20 𝐻14 𝑂4 ] Elaborado por: M Sc. Maribel Andrango Revisado por: Dr. Wilmer Narváez y M Sc. José Cadena 2022 Productos b) 𝐶𝑢𝐶𝑙2(𝑠) + 𝐻2 𝑂(𝑙) ↔ 𝐶𝑢𝑂(𝑎𝑞) + 2𝐻𝐶𝑙(𝑎𝑞) [𝐶𝑢𝑂][𝐻𝐶𝑙]2 𝐾= [𝐶𝑢𝐶𝑙2 ] c) 6𝐻𝐶𝑙(𝑎𝑞) + 2𝐹𝑒𝐶𝑙3(𝑎𝑞) + 12𝑁𝐻4 𝑆𝐶𝑁(𝑎𝑞) ↔ 2𝐹𝑒(𝑆𝐶𝑁)6(𝑎𝑞) + 12𝑁𝐻4 𝐶𝑙(𝑎𝑐) + 3𝐻2(𝑔) 𝐾= [𝐹𝑒(𝑆𝐶𝑁)6 ]2 [𝑁𝐻4 𝐶𝑙]12 [𝐻2 ]3 [𝐻𝐶𝑙]6 [𝐹𝑒𝐶𝑙3 ]2 [𝑁𝐻4 𝑆𝐶𝑁]12 d) 2𝐾2 𝐶𝑟𝑂4 (𝑎𝑞) + 2𝐻𝐶𝑙(𝑎𝑞) → ←𝐾2 𝐶𝑟2 𝑂7 (𝑎𝑐) + 2𝐾𝐶𝑙(𝑎𝑞) + 𝐻2 𝑂(𝑙) 𝐾= [𝐾2 𝐶𝑟2 𝑂7 ][𝐾𝐶𝑙]2 [𝐾2 𝐶𝑟𝑂4 ]2 [𝐻𝐶𝑙]2 Elaborado por: M Sc. Maribel Andrango Revisado por: Dr. Wilmer Narváez y M Sc. José Cadena 2022 NaCl Productos H2O Productos HCl Reactivos H2O Productos FeCl3 Productos NH4SCN Productos KOH Productos HCl Productos KOH Productos e) 𝐾2 𝐶𝑟2 𝑂7 (𝑎𝑞) + 2𝐾𝑂𝐻(𝑎𝑞) → ←2𝐾2 𝐶𝑟𝑂7 (𝑎𝑞) + 𝐻2 𝑂(𝑙) [𝐾2 𝐶𝑟𝑂7 ]2 𝐾= [𝐾2 𝐶𝑟2 𝑂7 ][𝐾𝑂𝐻]2 HCl Productos KOH Productos HCl Productos f) 𝐾2 𝐶𝑟𝑂4 (𝑎𝑞)𝐵𝑎𝐶𝑙2 (𝑎𝑞) → ←𝐵𝑎𝐶𝑟𝑂4 (𝑠) + 2𝐾𝐶𝑙(𝑎𝑞) [𝐵𝑎𝐶𝑟𝑂4 ][𝐾𝐶𝑙]2 𝐾= [𝐾2 𝐶𝑟𝑂4 ][𝐵𝑎𝐶𝑙2 ] No hay [𝐾2 𝑂𝐻][𝐾𝐶𝑟𝑂4 ] [𝐾2 𝐶𝑟𝑂4 ][𝐾𝑂𝐻] No hay [𝐶𝑟𝐶𝑙3 ]2 [𝐶𝑙2 ]3 [𝐾𝐶𝑙]2 [𝐾2 𝐶𝑟2 𝑂7 ][𝐻𝐶𝑙]14 No hay g) 𝐾2 𝐶𝑟𝑂4(𝑎𝑞) + 𝐾𝑂𝐻(𝑎𝑞) ⇄ 𝐾2 𝑂𝐻(𝑎𝑞) + 𝐾𝐶𝑟𝑂4 (𝑎𝑞) 𝐾= h) 𝐾2 𝐶𝑟2 𝑂7 (𝑎𝑞) + 14𝐻𝐶𝑙(𝑎𝑞) ⇄ 2𝐶𝑟𝐶𝑙3 + 3𝐶𝑙2(𝑎𝑞) + 2𝐾𝐶𝑙(𝑎𝑞) + 7𝐻2 𝑂(𝑙) 𝐾= Elaborado por: M Sc. Maribel Andrango Revisado por: Dr. Wilmer Narváez y M Sc. José Cadena 2022 i) 𝐶𝑢𝑆𝑂4(𝑎𝑞) + 2𝑁𝑎𝑂𝐻(𝑎𝑞) ⇄ 𝐶𝑢(𝑂𝐻)2(𝑎𝑞) + 𝑁𝑎2 𝑆𝑂4(𝑎𝑞) H2SO4 𝐾= j) 𝐶𝐻3 𝐶𝑂𝑂𝐻(𝑎𝑞) + 𝐶14 𝐻14 𝑁3 𝑁𝑎𝑂3 𝑆(𝑎𝑞) ⇄ 𝐶14 𝐻14 𝑁3 𝑁𝑎𝑂3 𝑆(𝐶𝐻3 𝐶𝑂𝑂)(𝑎𝑞) + 𝐻 [𝐶𝑢(𝑂𝐻)2 ][𝑁𝑎2 𝑆𝑂4 ] [𝐶𝑢𝑆𝑂4 ][𝑁𝑎𝑂𝐻]2 Reactivos CH3COONa 𝐾= [𝐶14 𝐻14 𝑁3 𝑁𝑎𝑂3 𝑆(𝐶𝐻3 𝐶𝑂𝑂)] [𝐶𝐻3 𝐶𝑂𝑂𝐻][𝐶14 𝐻14 𝑁3 𝑁𝑎𝑂3 𝑆] Productos DISCUSIONES (explicar los fenómenos observados en cada una de las reacciones de equilibrio con cada uno de los compuestos añadidos) a) En la primera reacción se apreció un cambio de color a un rojo no muy intenso, debido a la fenolftaleína, lo que nos indicó que la reacción sucede en sentido de izquierda a derecha es decir el desplazamiento se dirigía hacia los productos. b) En esta parte de la práctica al reaccionar cloruro de cobre (II) con agua se apreció un cambio de color a una azul muy claro, esta solución la separamos en dos tubos y a cada uno agregamos un reactivo diferente. Al primer tubo agregamos cloruro de sodio el color se alteró un poco pero no se presenció un cambio que fuera muy llamativo por lo que el equilibrio se desplazó hacia los productos en el primer tubo y al agregar agua en dicho tubo no sucedió nada por lo que no se alteró el equilibrio, el equilibrio se sigue desplazando hacia los productos, por otro lado en el segundo tubo agregamos gotas de ácido clorhídrico y si se apreció un cambio más notable con respecto al primer tubo por lo que aquí si se alteró el equilibrio, el desplazamiento se dirigía hacia los reactivos y al agregar gotas de agua volvió a su color original por lo que el equilibrio en esta parte se dirigió hacia los productos. c) Al momento de agregar los tres compuestos que nos indicaban para esta parte de practica se apreció un cambio de color a amarillo y esta solución la dividimos en dos tubos de ensayo al primero le añadimos cloruro de hierro (III) lo que hizo que cambie de color por lo tanto el equilibrio se alterara haciendo que esta se dirija hacia los productos en primer tubo, en el segundo tubo se le añadió tiocianato de amonio lo que igual hizo que cambie el color haciendo que el desplazamiento del equilibrio se dirija hacia los producto igual que en el otro tubo. d) La solución de Cromato de Potasio y Ácido Clorhídrico comienza a tornarse naranja, agregue solución de hidróxido de potasio a amarillo claro, agregue solución de ácido clorhídrico a naranja, agregue solución de hidróxido de potasio, sin cambios, a través de estas reacciones podemos decir que el Cromato de potasio es compatible con cualquier medio ácido tiene una fuerte afinidad química. Elaborado por: M Sc. Maribel Andrango Revisado por: Dr. Wilmer Narváez y M Sc. José Cadena 2022 e) La solución de Dicromato de Potasio e Hidróxido de Potasio inicialmente fue amarilla, y luego de agregar Ácido Clorhídrico, se tornó anaranjada, agregando también Hidróxido de Potasio, se observó un ligero cambio amarillo, y finalmente agregando nuevamente Ácido Clorhídrico sin ningún cambio significativo, por lo que podemos decir que es químicamente incompatible con el medio base. f) La solución de Cromato de Potasio y Cloruro de Bario es de color amarillo claro, al agregar más Cloruro de Bario se observa un precipitado blanco amarillo claro, los productos obtenidos en este ensayo se comportan de manera diferente, por un lado se precipitan el Cromato de Bario y el Cloruro de Potasio porque es una sal neutra. g) No se presentó reacción entre el cromato de potasio y el hidróxido de potasio, la coloración permaneció amarilla. h) No se presentó reacción entre el dicromato de potasio y el hidróxido de potasio, la coloración permaneció naranja. i) Cuando mezclamos los reactivos sulfato de cobre (II) y el hidróxido de sodio se apreció un precipitado de color celeste, al añadir las gotas de ácido sulfúrico el precipitado de disolvió, el desplazamiento se dio hacia el lado izquierdo, es decir, hacia el lado de los reactivos. j) El ácido acético con el indicador utilizado como lo fue el anaranjado de metilo (heliantina) tomaron una coloración roja y al añadir los cristales de acetato de sodio su color se tornó naranja. En este caso el equilibrio se dio en la parte de la formación de productos. CUESTIONARIO a) Explique con un ejemplo de los experimentados en el laboratorio que es la ley de masas La ley de masas establece que la velocidad de una reacción depende de la concentración de sus reactantes elevadas a sus coeficientes estequiométricos. En otras palabras, establece la fórmula de la constante de equilibrio. (Edson, 2020) Con respecto al ejemplo podemos presenciar en que esta ley se cumple en todos las partes de la parte experimental, pero podemos presenciar que en literal A es donde se le aplica la constante de equilibrio y en esta solo pueden intervenir elementos en estado acuoso y gaseoso en caso de que se presente en estado líquido no se le toma en cuenta a dicho elementos porque no interviene en el equilibrio. b) Cuando la K>1 que nos dice de la reacción explique con un ejemplo Cuando K>1, en el equilibrio resultante la mayoría de los reactivos se han convertido en productos. Ejemplo: En la siguiente reacción química hallar el valor de K 2𝑆𝑂2(𝑔) + 𝑂2(𝑔) ↔ 2𝑆𝑂3(𝑔) Sus concentraciones son 0.34M, 0.17M y 0.15M respectivamente. [𝑆𝑂3 ]2 0.152 = = 1.145 [𝑆𝑂2 ]2 [𝑂2 ] 0.342 ∗ 0.17 Elaborado por: M Sc. Maribel Andrango Revisado por: Dr. Wilmer Narváez y M Sc. José Cadena 2022 𝐾= El valor de la constante es mayor a 1 esto nos indica que la reacción está desplazada hacia la derecha por lo tanto los reactivos se transforman en productos. (La Química En Problemas, 2013) c) Cuando la K<1 que nos dice de la reacción explique con un ejemplo Cuando K<1 indica que, cuando se establece el equilibrio, la mayoría de los reactivos quedan sin reaccionar, formándose solo pequeñas cantidades de productos. Ejemplo: En la siguiente reacción química que se encuentra a 25°C hallar el valor de K 𝑁2 𝑂4(𝑔) ↔ 2𝑁𝑂2(𝑔) Sus concentraciones son 0.448M y 0.0457M respectivamente [𝑁𝑂2 ]2 0.04572 𝐾= = = 4.65 × 10 −3 [𝑁2 𝑂4 ] 0.448 El valor de la constante es menor a 1 esto nos indica que la reacción está desplazada hacia la izquierda por lo tanto la reacción tubo un bajo rendimiento ya que sobraron muchos reactivos además la temperatura no fue la adecuada. (La Química En Problemas, 2013) d) Qué tipo de perturbaciones hacia la reacción de equilibrio se puede inducir según el principio de Le Châtelier y cuáles fueron las utilizadas en el laboratorio Cuando hay un cambio en la concentración, la presión, el volumen o la temperatura, existe una regla general que puede ayudar a predecir en qué dirección se moverá una reacción en el equilibrio. Esta regla, conocida como principio de Le Châtelier, establece que si ocurre una perturbación externa en un sistema en equilibrio, el sistema se ajustará de tal manera que cuando alcance una nueva posición de equilibrio, la perturbación se cancelará parcialmente. (Chang,R.& Goldsby 2017). El principio se utiliza para valorar los efectos de tales cambios como: o Volumen y la presión o La temperatura o Concentración de reactivos o productos En esta práctica se utilizaron cambios en las concentraciones de reactivos y productos, ya que se agregaron las soluciones correspondientes según la práctica, y se pudieron visualizar los cambios de color sin cambiar el volumen, la presión o la temperatura. Elaborado por: M Sc. Maribel Andrango Revisado por: Dr. Wilmer Narváez y M Sc. José Cadena 2022 CONSULTA 1) Que es una reacción reversible Existen reacciones químicas que, una vez iniciadas, transcurren hasta que los reactivos (o el reactivo que se halle en defecto) se consumen por completo. Estas reacciones tienen lugar en un solo sentido (hacia la derecha) y se denominan reacciones irreversibles, representándose con una sola flecha: 2H2(g) + O2(g) → 2 H2O(g) Sin embargo, otras reacciones pueden tener lugar en los dos sentidos, pues los productos pueden volver a reaccionar entre sí para dar nuevamente los reactivos. Es decir, estas reacciones pueden transcurrir hacia la derecha y hacia la izquierda. Estos procesos se denominan reacciones reversibles, y se simbolizan mediante una doble flecha: I2(g) + H2(g) ⇔ 2HI(g) (Química General, 2011) 2) Describa el principio de Le Châtelier El Principio de Le Châtelier establece que, si un sistema en equilibrio se somete a un cambio de condiciones, éste se desplazará hacia una nueva posición a fin de contrarrestar el efecto que lo perturbó y recuperar el estado de equilibrio. ➢ Variación de la Temperatura: Un aumento de temperatura favorecerá la dirección que consume parte del exceso de calor, y una disminución de la temperatura favorecerá la dirección que regenera parte del calor. ➢ Variación de la Presión y el Volumen: Si la presión de un sistema gaseoso en equilibrio aumenta, el volumen disminuye, y entonces el sistema se mueve hacia menos moles. Si la presión de un sistema gaseoso en equilibrio disminuye, el volumen aumenta y el sistema entonces se mueve hacia más moles. ➢ Variación de la Concentración: Cuando la concentración de sustancias en el sistema aumenta en el equilibrio, el sistema cambiará de forma que las sustancias añadidas se utilizarán parcialmente. Una reducción en la concentración de especies que se encuentra en un sistema en equilibrio hará que el sistema se mueva en una dirección que le permita reemplazar parcialmente las especies que se eliminan. El valor de la constante de equilibrio K no cambia. Elaborado por: M Sc. Maribel Andrango Revisado por: Dr. Wilmer Narváez y M Sc. José Cadena 2022 ➢ Efecto del Catalizador: Un catalizador actúa sobre la rapidez con la que se alcanza el equilibrio, pero no modifica la composición de la mezcla, por lo tanto, no afecta el valor de la constante de equilibrio. (Química General, 2011) 2) Escriba las expresiones para Kc y Kp, según sea el caso, para las siguientes reacciones en equilibrio: HF(ac) + H2O(I) → H3O+(ac) + F- (ac) [𝐻3 𝑂+ ][𝐹 − ] 𝐾𝑐 = [𝐻𝐹] 2NO(g) + O2(g) → [𝑁𝑂2 ]2 𝐾𝑐 = [𝑁𝑂]2 [𝑂2 ] 𝑃2 𝑁𝑂2 𝐾𝑝 = 2 𝑃 𝑁𝑂 . 𝑃𝑂2 2NO2(g) CH3COOH(ac) + C2H5OH(ac) → CH3COOC2H5(ac) + H2O(l) [𝐶𝐻3 𝐶𝑂𝑂𝐶2 𝐻5 ] 𝐾𝑐 = [𝐶𝐻3 𝐶𝑂𝑂𝐻][𝐶2 𝐻5 𝑂𝐻] 3) ¿Qué es ion común? Explique El efecto ion común se basa en el producto de solubilidad (Kps) según el cual, para disminuir la solubilidad de una sal se agrega uno de los iones. Al aumentar la concentración de uno de los iones que forman el precipitado, la concentración del otro debe disminuir, para que Kps permanezca constante, a una temperatura determinada. Este efecto es el que permite reducir la solubilidad de muchos precipitados, o para precipitar cuantitativamente un ion, usando exceso de agente precipitante. Elaborado por: M Sc. Maribel Andrango Revisado por: Dr. Wilmer Narváez y M Sc. José Cadena 2022 Por ejemplo: Catión plata Si una solución contiene disueltas dos sustancias que tienen un ion en común (por ejemplo cloruro de plata y nitrato de plata), al calcular el producto iónico (PI), no solo debe considerarse el aporte de catión plata proveniente del cloruro, sino también el que proviene del nitrato de plata. Si el nitrato de plata se agrega a una solución saturada de cloruro de plata, el incremento provocado en la concentración molar del catión plata hará que el PI sea mayor que el Kps, por lo tanto, precipitará algo de cloruro de plata para reestablecer el equilibrio. El efecto del agregado de un ion común es una disminución en la solubilidad de la sal (cloruro de plata en este caso) (Química.es) DISCUCIÓN DE RESULTADO Entendemos como Equilibrio Químico cuando en cualquier reacción reversible cuando se observa que las cantidades relativas de dos o más sustancias permanecen constantes, es decir, el equilibrio químico se da cuando la concentración de las especies participantes no cambia, de igual manera, en estado de equilibrio no se observan cambios físicos a medida que transcurre el tiempo; siempre es necesario que exista una reacción química para que exista un equilibrio químico, sin reacción no sería posible. Parte de las deducciones del experimento se dio por medio del Principio de Le Châtelier que establece lo siguiente: si sobre un sistema en equilibrio se modifica cualquiera de los factores que influyen en una reacción química, dicho sistema evolucionará en la dirección que contrarreste el efecto del cambio. Cuando un sistema que se encuentra en equilibrio es sometido a una acción externa que lo perturbe, el equilibrio se desplaza hasta alcanzar nuevamente el equilibrio (Química.es) A lo largo de los experimentos de distinto tipo realizados en el laboratorio hemos analizado cómo se producen los fenómenos de equilibrio químico, y cómo influyen determinadas variables para desplazar el equilibrio de ciertos componentes del sistema hacia otros (reactivos a productos y viceversa). Aunque las distintas reacciones dadas parten de procesos muy distintos tienen comportamientos parecidos y se pueden analizar como análogos. Esto ocurre debido a que en todos es aplicable el principio básico de este tipo de sistemas, el de Le Châtelier. Al momento de realizar toda esta práctica debemos tener en cuenta todas las precauciones posibles para que la práctica salga de la mejor manera precautelando toda la seguridad y para que al final se tenga un margen de error mínimo. Así, apreciar todos los resultados de mejor manera con medidas adecuadas y teniendo en cuenta factores externos que pueden llegar a afectar la toma de datos en nuestra práctica. Elaborado por: M Sc. Maribel Andrango Revisado por: Dr. Wilmer Narváez y M Sc. José Cadena 2022 CONCLUSIONES: • • • Comprobamos el significado de equilibrio químico y comprobar que presenta varios factores externos como temperatura, concentración, volumen y cantidad de sustancia, lo que al presentarse de manera estándar su influencia es mínima, pero al ser modificados hacen que las reacciones muestren comportamientos de desplazamiento hacía los productos o reactivos para así establecer un nuevo equilibrio, en este caso varían las concentraciones Identificamos la influencia de iones acerca del sentido en que se desplazará. El equilibrio se aumenta o disminuye dependiendo la concentración de iones [𝐻 + ] y esto también afecta en el cambio de coloración de las reacciones de equilibrio químico. La relación que existe entre los iones y el equilibrio químico se debe a la constante de equilibrio de la reacción química en la que los reactivos aparecen como sólidos iónicos y también sus correspondientes productos que serían los iones disueltos en agua. Además para alcanzar el equilibrio siempre debe estar saturada de iones con un número máximo de iones posibles disueltos en la solución final Logramos identificar que para una reacción cualquiera existe una constante de equilibrio (Kc) en la que se cumple la ley de masas donde existe una relación constante entre concentraciones de reactivos y productos siendo las concentraciones medidas en el equilibrio, concluyendo que el valor de Kc es constante si se parte de cualquier concentración inicial de reactivo o producto. Elaborado por: M Sc. Maribel Andrango Revisado por: Dr. Wilmer Narváez y M Sc. José Cadena 2022 BIBLIOGRAFÍA Química.es(s,f).”Efecto ion común”. Extraído de: https://www.quimica.es/enciclopedia/Efecto_ion_com%C3%BAn.html La Química en problemas. (2013). Google Books. https://books.google.com.ec/books?id=f0VhOChqficC&pg=PA165&dq=equilibrio+quimico&hl=es419&sa=X&ved=2ahUKEwjl0_Hy5a34AhW2ZTABHcSADzsQ6wF6BAgCEAE#v=onepage&q&f=false Edson. (2020). ▷ Ley de masas. ★ Química Oficial★ | El Mejor Lugar Para Entender La Química. https://www.quimicaoficial.com/2020/06/leyde-masas.html Equilibrio Químico Teoría 1: Definición de equilibrio químico y tipos. (2015, 4 marzo). [Vídeo]. YouTube. https://www.youtube.com/watch?v=E5CkrCbx29Y Principio de Le Chatelier | Química general. (2011). Química general. http://corinto.pucp.edu.pe/quimicageneral/contenido/32-principio-de-le chatelier.html Elaborado por: M Sc. Maribel Andrango Revisado por: Dr. Wilmer Narváez y M Sc. José Cadena 2022
