UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE SAN LUIS POTOSÍ FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS LABORATORIO DE: FISICOQUÍMICA I PRELABORATORIO NO. 6 ALUMNA: MELINA MARTINEZ OVIEDO FECHA: 26 DE ABRIL DE 2017 DÍA: JUEVES HORA: 7:00-9:00 HRS. MAESTRO DE LA PRÁCTICA: MARIBEL MARTINEZ PARTIDA CALIFICACIÓN: _________________ EQUILIBRIO QUÍMICO. OBJETIVO El alumno determinara la constante de equilibrio de la reacción: 𝐶𝐻3 𝐶𝑂𝑂𝐶2 𝐻5 (𝑙) + 𝐻2 𝑂(𝑙) ↔ 𝐶𝐻3 𝐶𝑂𝑂𝐻(𝑙) + 𝐶2 𝐻5 𝑂𝐻(𝑙) Por análisis químico de la mezcla en equilibrio a temperatura constante y comprobará que es independiente de la concentración. GUÍA DE ESTUDIO 1. ¿Cuándo se dice que un sistema se encuentra en equilibrio? En termodinámica, se dice que un sistema se encuentra en estado de equilibrio termodinámico, si es incapaz de experimentar espontáneamente algún cambio de estado o proceso termodinámico cuando está sometido a unas determinadas condiciones de contorno, (las condiciones que le imponen sus alrededores). Para ello ha de encontrarse simultáneamente en equilibrio térmico, equilibrio mecánico y equilibrio químico. 2. ¿Cómo se define termodinámicamente el equilibrio químico? Cuando la energía alcanza su valor mínimo el sistema no cambia y permanece en equilibrio, la energía de Gibbs es igual a cero. Un sistema en el que tenga lugar un proceso espontáneo, tiende a un estado de equilibrio en el cual las variables del sistema permanecen constantes. Durante este proceso la energía libre disminuye hasta alcanzar un valor mínimo en el equilibrio. 3. La direccionalidad de una reacción depende de los valores de su ∆𝑮, diga cómo se interpretan los valores y el signo del ∆𝑮 de una reacción. Si 𝛥𝐺 es negativo, la reacción es espontánea en el sentido de los productos o flechas; si 𝛥𝐺 es positiva, la reacción es espontánea en el sentido de los reactivos en sentido contrario de las flecha; y si 𝛥𝐺 es igual a cero, la reacción está en equilibrio. • La condición de equilibrio es ∆𝐺 = 0 • La condición de espontaneidad es ∆𝐺 < 0 • El proceso no es espontáneo cuando: ∆𝐺 > 0 (Esta última condición nos dice que la reacción no se producirá). La energía de Gibbs molar parcial, es lo que se conoce con el nombre de potencial químico, que es lo que se maneja en cálculos termodinámicos en equilibrio, ya que el equilibrio químico entre dos sistemas implica la igualdad de potenciales químicos y su uso facilita los cálculos. 4. ¿Cómo es la energía libre de Gibbs de un reactivo 𝒊 en el equilibrio con respecto al inicio de la reacción? La energía libre de Gibbs de un reactivo 𝑖 al inicio de la reacción esta dado por 𝑑𝐺 = −𝑆𝑑𝑇 + 𝑉𝑑𝑃 + ∑ 𝜇𝑖 𝑑𝑛𝑖 °. Esto se explica debido a que si 𝑛𝑖 = 𝑛𝑖 ° + 𝑣𝑖 𝜉 al inicio de la reacción el avance ξ es igual a 0 ya que no se ha consumido el reactivo 𝑖 para dar lugar a los productos. Para una reacción a temperatura y presión constantes, la energía libre de Gibbs del reactivo 𝑖 se puede expresar como 𝑑𝐺 = ∑ 𝜇𝑖 𝑑𝑛𝑖 °. 5. Defina actividad. En Termodinámica, “actividad” es una medida de una "concentración efectiva" de una especie. Surge debido a que las moléculas en un gas o solución no ideal interactúan unas con otras. La actividad no tiene dimensiones. Se hace a dimensional utilizando la fracción molar para su cálculo. La actividad depende de la temperatura, presión y composición. Para los gases, la presión efectiva parcial se suele referir como fugacidad. 6. ¿Cuándo se sustituye la actividad por concentración? Cuando se trata de una disolución diluida, hasta entonces podemos cambiar actividad por concentración. 7. Escriba la ecuación de la constante de equilibrio K en función de las concentraciones de la reacción en estudio. 𝐾= [𝐶𝐻3 𝐶𝑂𝑂𝐻][𝐶2 𝐻5 𝑂𝐻] [𝐶𝐻3 𝐶𝑂𝑂𝐶2 𝐻5 ] 8. ¿De qué variables depende la constante de equilibrio? Todas las constantes de equilibrio dependen solo de la temperatura y son independientes a las concentraciones de productos o reactivos. 9. ¿Qué significado tiene que la constante de equilibrio de la reacción sea mayor a 1? Significa que la reacción fue espontanea y el equilibrio se desplazara hacia la derecha de la reacción favoreciendo a los productos. ¿Qué significa que la constante sea menor a 1? Significa que es muy lenta para que suceda la reacción y el equilibrio se desplazara hacia la izquierda de la reacción favoreciendo a los reactivos. 10. Para la reacción en estudio, ¿qué significado físico tiene el avance de la reacción con respecto al acetato de etilo? La cantidad de ácido acético y etanol producidos por la reacción será mayor a la cantidad de acetato de etilo utilizado en el equilibrio, por lo que este se irá consumiendo a lo largo de la reacción para dar lugar a los productos, de tal forma que la reacción es espontánea en el sentido de la flecha. Equilibrio Químico Preparar diversas mezclas en los matraces Erlenmeyer de 10 mL. Utilizando pipeteador 1 Tapar los matraces y agitar durante 10 min 2 Guardar los matraces durante una semana, agítelos vigorosamente durante 5 min. Cada día. No los destape durante ese lapso de tiempo 3 Determinar la densidad de cada uno de los reactivos a excepción del agua, utilice pesafiltro y una pipeta volumétrica de 2 mL. La del agua investíguela a la temperatura de operación. 4 Anotar la temperatura ambiente y la molaridad del HCl. 5 Vaciar después de la semana de agitación, el contenido de cada matraz en matraces Erlenmeyer de 25 mL previamente rotulados. 6 7 Enjuagar cada matraz y su tapón con agua destilada, recolectando el agua de enjuague en el matraz correspondiente. Titular la solución anterior con NaOH 2.0M Utilizando fenolftaleína como indicador. 8 Recolecte el residuo de los cinco matraces titulados en un contenedor debidamente rotulado Agregar acetato de etilo hasta el final
