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Universidad del Atlántico Facultad de Química y Farmacia Informe de laboratorio Barranquilla-Colombia 2020 ________________________________________________________________________________________ 1 Equilibrio químico: principio de Le Chatelier. Ruth Ceballos1, Dinaluz Tamara 1, Rodolfo Gutierrez, Jose Romero 1 Wilder Ricaurte2 1Estudiante del programa de Química y Farmacia, semestre N° III, Grupo I. 2Docente laboratorio de Fisicoquímica. Universidad del Atlántico. Práctica realizada el 09/03/2020; Informe entregado el 18/03/2020 RESUMEN La práctica se realizó para determinar la dirección de desplazamiento del equilibrio según cada reacción y como este contrarresta los cambios ocurridos en dichas reacciones. Se observó el efecto que tiene la concentración sobre el equilibrio, para ello se hizo una serie de soluciones en las cuales se varió su concentración de medio básico a ácido para observar los cambios producidos en ellas; también se estudió el efecto que tiene la temperatura sobre el equilibrio, sometiendo reactivos y productos a un cambio de temperatura (aumento y descenso), para analizar los cambios que estos presentaron. Palabras claves: Equilibrio químico, temperatura, concentración. 1. INTRODUCCION El equilibrio químico es el estado en el que las ac- tividades químicas de los reactivos y los pro- ductos no tienen ningún cambio neto en el tiempo. Normalmente, este sería el estado que se produce cuando el proceso químico evoluciona hacia en sentido directo en la misma proporción que en sen- tido inverso. La velocidad de reacción de las reac- ciones directa e inversa por lo general no son cero, pero, si ambas son iguales, no hay cambios netos en cualquiera de las concentraciones de los reacti- vos o productos. Es posible en sistemas que se en- cuentran en equilibrio químico determinar una constante de equilibrio de los producots elevadas a sus respectivos coeficientes estequiométricos, di- vidido por el producto de las concentraciones de los reactivos en el equilibrio elevadas a sus respec- tivos coeficientes estequiométricos, para una tem- peratura determinada. 2. MARCO TEÓRICO Equilibrio Químico Es una reacción que nunca llega a completarse, pues se produce simultáneamente en ambos senti- dos (los reactivos forman productos, y a su vez, és- tos forman de nuevo reactivos). Es decir, se trata de un equilibrio dinámico. Cuando las concentra- ciones de cada una de las sustancias que intervie- nen (reactivos o productos) se estabiliza, es decir, se gastan a la misma velocidad que se forman, se llega al EQUILIBRIO QUÍMICO. Expresión de la constante de equilibrio La constante de equilibrio (K) se expresa como la relación entre las concentraciones molares (mol/l) de reactivos y productos. Su valor en una reacción química depende de la temperatura, por lo que ésta siempre debe especificarse. La expresión de una reacción genérica es: Informe de laborartorio 2020 2 En el numerador se escribe el producto de las con- centraciones de los productos y en el denominador el de los reactivos. Cada término de la ecuación se eleva a una potencia cuyo valor es el del coefi- ciente estequiométrico en la ecuación ajustada. Principio de Le Chatelier Como hemos visto, el equilibrio químico repre- senta un balance entre las reacciones directa e in- versa. Las variaciones en las condiciones experi- mentales pueden alterar este balance y desplazar la posición de equilibrio, haciendo que se forme ma- yor o menor cantidad del producto deseado. Las variaciones de uno o varios de los siguientes factores pueden alterar la condición de equilibrio: La temperatura La presión El volumen La concentración de reactantes o produc- tos El Principio de Le Chatelier 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 per- turbó y recuperar el estado de equilibrio. Temperatura Si en el sistema donde sucede una reacción se eleva la temperatura, la reacción se trasladará hacia el lado que absorba calor (reacción endotérmica). Por otro lado, si la temperatura disminuye, la reacción se trasladará para el lado que desprenda calor (reacción exotérmica). La Presión y el Volumen Si aumenta la presión de un sistema gaseoso en equilibrio, disminuye el volumen, entonces el sis- tema se desplaza hacia donde hay menor número de moles. Si la presión de un sistema gaseoso en equilibrio disminuye, el volumen aumenta, enton- ces el sistema se desplaza hacia donde hay mayor número de moles. La Concentración Cuando aumenta la concentración de una sustancia que se encuentra en un sistema en equilibrio, el sis- tema se desplazará de modo que utiliza parcial- mente la sustancia que se adicionó. La disminución de la concentración de una sustancia que se en- cuentra en un sistema en equilibrio, ocasionará que el sistema se desplace en el sentido que le permita reemplazar parcialmente la sustancia que se remo- vió. 3. OBJETIVOS OBJETIVO GENERAL Evidenciar el efecto de diferentes parámetros fisi- coquimica sobre el equilibrio químico. OBJETIVOS ESPECIFICOS Determinar mediante pruebas cualitativas el estado de quilibrio químico. Aplicar el principio de le chatelier. 4. MATERIALES Y REACTIVOS Tubos de ensayos Vasos precipitados 100mL Goteros Ácido clorhídrico concentrado Cloruro de Cobalto (II) Hexahidratado Solución Etanol/Agua (50:50) Solución Etanol/Agua al 1% Solución Etanol/Agua al (96:4) Co(NO3)2 5. PROCEDIMIENTO Informe de laborartorio 2020 3 6. DATOS Y RESULTADOS. Exp. SUSTANCIA OBSERVACION 1 CoCl2 ∙ 6H2O + HCl + H2O Su color es rosa. 2 CoCl2 ∙ 6H2O + HCl + Etanol (50:50) Su color es rosa pálido. 3 CoCl2 ∙ 6H2O + HCl + Etanol 1% Su color es rosa pálido. 4 CoCl2 ∙ 6H2O + HCl + Etanol (96:4) Su color es azul rey. 5 CoCl2 ∙ 6H2O + HCl Este tubo se tomo como referencia, se ob- serva que es de color morado oscuro. Tabla 1. Observaciones de la prueba de equilibrio químico. Figura 1. Prueba del equilibrio químico. Exp. SUSTANCIA OBSERVACIONES 1 Co(NO3)2 + HCl Al añadir el HCl se notó que paso de color rojo pálido a rosado, después de un minuto se añadio de nuevo HCl y se ob- sevo un cambio de color a rosa, de nuevo se hizo lo mismo y se observo un cambio de color a rosa fuerte, y finalmente se hizo lo mismo que y se observo un cambio a morado rosa. 2 Co(NO3)2 Este tubo se realizó como referencia, se ob- serva que es de color rojo pálido. Tabla 2. 2nda prueba del equilibrio químico. Informe de laborartorio 2020 4 Figura 2. De izquierda a derecha: 1er tubo: Co(N𝑂3)2, 2ndo tubo: Co(N𝑂3)2 + 1 mL HCl. Después de esperar un minuto, se añadio de nuevo 1mL de HCl y se obtuvo: Figura 3. De izquierda a derecha: 1er tubo: Co(N𝑂3)2, 2ndo tubo: Co(N𝑂3)2 +2 mL HCl. Se hizó lo mismo que lo anterior, se espero otro minuto, y se le añadio HCl, observando: Figura 4. De izquierda a derecha: 1er tubo: Co(N𝑂3)2, 2ndo tubo: Co(N𝑂3)2 +3 mL HCl. De nuevo se espero un minuto, y procedio a aña- dirle HCl, y se obtuvo lo que se muestra en la fi- gura 5. Figura 5. De izquierda a derecha: 1er tubo: Co(N𝑂3)2, 2ndo tubo: Co(N𝑂3)2 + 4 mL HCl. 7. ANALISIS Y DISCUSIÓN DE RESULTA- DOS. El Principio de Le Chatelier se puede enunciar de la siguiente manera: Si en un sistema en equilibrio se modifica algún factor (presión, temperatura, concentración...) el sistema evoluciona en el sen- tido que tienda a oponerse a dicha modificación. Cuando algún factor que afecte al equilibrio varía, éste se altera al menos momentáneamente. Enton- ces el sistema comienza a reaccionar hasta que se restablece el equilibrio, pero las condiciones de este nuevoestado de equilibrio son distintas a las condiciones del equilibrio inicial. En este laboratorio se pretendió estudiar los facto- res que pueden afectar el estado de equilibrio de un sistema mediante una serie de pruebas con diferen- tes sustancias en las que se analizó su comporta- miento cuando se trabajó con factores de cambio de temperatura y de concentración de sustancias. En el primer procedimiento, se añadió en cinco tu- bos 3 mL de disolución de CoCl2 ∙ 6H2O y 2 gotas de HCl 6M. Las soluciones acuosas de CoCl2 y su homónimo hidratado contienen la especie [Co(H2O) 6] 2+ (es decir, el cobalto rodeado de seis aguas, y este conjunto con dos cargas positi- vas). Su estado es sólido húmedo. A continuación, se discutirá los resultados de los cinco experimentos realizados: Informe de laborartorio 2020 5 Experimento 1: CoCl2 ∙ 6H2O + HCl + 𝐇𝟐𝐎. Se obtiene el equilibrio de CoCl2 en medio ácido, y el solvente es agua. Se comparo con el tubo de referencia y se noto un cambio de color de morado oscuro a rosado. Experimento 2: CoCl2 ∙ 6H2O + HCl + Etanol/agua (50:50). El solvente no es agua ni alcohol puro, si no una mezcla de agua/alcohol, se disolvio y se observo que se parece un poco al color del Exp 1, se nota que este es más claro que el experimento 1, y se puede observar que es de un color rosa pálido. Experimento 3: CoCl2 ∙ 6H2O + HCl + Etanol 1%. Se utilizó de solvente alcohol al 1%. Se debe disol- ver para así evidenciar los efectos sobre el equili- brio químico. En este experimento hubo menos concentración del alcohol, por eso tuvo una tendencia de color más parecido al Exp 2, más pálido. Experimento 4: CoCl2 ∙ 6H2O + HCl + Etanol (96:4). En este experimento hubo mucha concentración del alcohol a diferencia de los anteriores experi- mentos, y es por esto que se obtuvo un fuerte cam- bio de color a azul rey. Se podría decir que el solvente, en este caso, el al- cohol al 96% si modifica el estado de equilibrio y que también el equilibrio químico depende de la concentración del solvente. En el segundo procedimiento, se añadio Co(NO3)2 en dos tubos de ensayos. El primero se uso como referencia y el segundo tubo se le añadio 1 mL de HCl 6M. El Co(NO3)2 es sal de cobalto (II) y su estado inicial fue de líquido color rojo pá- lido. Co(NO3)2 + 2HCl → CoCl2 + 2HNO3 Al añadir HCl por primera vez, se observo un cam- bio de color de rojo pálido a un color rosado. Se dejo por un minuto, y se disolvio por un momento para que se estableciera el cambio. A la medida que pasa el minuto se va disolviendo el ácido y el color va cambiendo de intensidad, se deja en reposo y posteriormente se hace el constraste con el tubo de referencia como pueden notar en las figuras. 8. CONCLUSIÓN En conclusión, se logró conocer que si se hace un cambio en un sistema en equilibrio por lo general el equilibrio se desplaza de tal forma que se reduce el efecto del cam- bio. También se comprobó que el equilibrio químico, es afectado por los cambios de concentración, temperatura, y además que el color si se desplaza dependiendo del sol- vente. Los experimentos realizados muestran cla- ramente de forma cualitativa la reversibili- dad de un equilibrio y la influencia de tem- peratura sobre este. Se aprendió en su totalidad el principio de Le Chatelier el cual nos dice resumida- mente que “Si en un sistema en equilibrio se modifica algún factor (presión, tempera- tura, concentración,..) el sistema evolu- ciona en el sentido que tienda a oponerse a dicha modificación”. Informe de laborartorio 2020 6 BIBLIOGRAFIA [1] MANUAL DE LABORATORIO DE FISICOQUÍ- MICA, Universidad del Atlántico, facultad de química y farmacia, Barranquilla 2019. [2] FRESNO. Equilibrio químico. {En línea}. Dis- ponible en: http://fresno.pntic.mec.es/~fgutie6/quimica2/Ar- chivosHTML/Teo_2_princ.htm (Fecha de acceso: 12 de febrero del 2019). [3] CORINTO. Unidad 3: equilíbrio químico: Principio de Le Chatelier. http://co- rinto.pucp.edu.pe/quimicageneral/contenido/32- principio-de-le-chatelier.html (Fecha de acceso: 12 de febrero del 2019). [4] Robert W. Parry, Química: fundamentos experimentales (pag.597). link: https://books.goo- gle.com.co/books?id=bK2DuoN8g- gC&dq=ion+(CoCl4)%E2%80%912&hl=es&s ource=gbs_navlinks_s http://fresno.pntic.mec.es/~fgutie6/quimica2/ArchivosHTML/Teo_2_princ.htm http://fresno.pntic.mec.es/~fgutie6/quimica2/ArchivosHTML/Teo_2_princ.htm http://corinto.pucp.edu.pe/quimicageneral/contenido/32-principio-de-le-chatelier.html http://corinto.pucp.edu.pe/quimicageneral/contenido/32-principio-de-le-chatelier.html http://corinto.pucp.edu.pe/quimicageneral/contenido/32-principio-de-le-chatelier.html https://books.google.com.co/books?id=bK2DuoN8g-gC&dq=ion+(CoCl4)%E2%80%912&hl=es&source=gbs_navlinks_s https://books.google.com.co/books?id=bK2DuoN8g-gC&dq=ion+(CoCl4)%E2%80%912&hl=es&source=gbs_navlinks_s https://books.google.com.co/books?id=bK2DuoN8g-gC&dq=ion+(CoCl4)%E2%80%912&hl=es&source=gbs_navlinks_s https://books.google.com.co/books?id=bK2DuoN8g-gC&dq=ion+(CoCl4)%E2%80%912&hl=es&source=gbs_navlinks_s
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