ESC. PREP. FED. POR COOP.
”Dr. José Ma. Luis Mora “
Temas selectos de química I
Ing. Epitacio González Resendiz
Integrantes:
Humberto Yerik Chávez Jiménez
Flor Evelia Galindo Téllez
Jaquelin Islas Cruz
Itzel Liliana Herrera Fuentes
Iván Mendoza Rodríguez
Sandra Melisa Salinas Rendón
Grupo:504
Ixmiquilpan, Hgo.a 3 de noviembre del 2010.
Introducción
En el siguiente informe representa la práctica realizada para demostrar el equilibrio químico entre dos sustancias: el cromato y dicromato.
Se apoyara de los 2 grandes tipos de reacciones que hay, que son irreversibles ósea que en un solo sentido, y las reversibles las cuales se mueven en doble sentido, obteniendo así un equilibrio de la forma:
aA + Bb
Cuando se inicia una reacción reversible, los reactivos comienzan a formar producto(s), cuyas moléculas apenas acaban de aparecer comienzan a disociarse nuevamente en los reactivos de origen. Solamente cuando se igualen las velocidades de las reacciones en uno y otro sentido se podrá alcanzar un estado de equilibrio en la que las concentraciones en ambos lados de la reacción permanecerán prácticamente invariables a lo largo del tiempo. No es que la reacción se haya detenido, simplemente tiene lugar a la misma velocidad en un sentido que en el otro. Este equilibrio puede cambiar con un factor externo (concentración, presión, temperatura, catalizadores) que lo puede alterar, llevándolo a que busque de nuevo su equilibrio. Esto es conocido como el principio de LE CHATELIER.
Para entender la velocidad del equilibrio ocupamos una constante de equilibrio (Kc) que se define como el producto de las concentraciones en equilibrio de los productos elevados a sus respectivos coeficientes estequiometricos, dividido por el producto de las concentraciones de los reactivos en el equilibrio elevadas a sus respectivos coeficientes estequiometricos, para cada temperatura.
Objetivo de la práctica
El objetivo que se pretende alcanzar con esta experimentación es demostrar el equilibrio químico y cualitativo de las sustancias presentes en un sistema en equilibrio (principio de Chatelier)) para poder entender cómo es que las sustancias al reaccionar llegan al equilibrio, ya sea desplazándose a la izquierda o derecha según lo requiera y establecer una expresión matemática que las relacione las cantidades (ecuación química). También entender las reacciones reversibles.
Marco teórico
Se define como equilibrio aquel estado de un sistema cuyas propiedades macroscópicas o configuración permanecen invariables a lo largo del tiempo.
El equilibrio químico es la denominación que se hace a cualquier reacción reversible cuando se observa que las cantidades relativas de dos sustancias o mas permanecen constantes, es decir, se da cuando la concentración de las sustancias participantes no cambian , de igual manera en estado de equilibrio no se observa cambios físicos a medida que transcurre el tiempo esto quiere decir cuando dos reacciones ya sea inversa o directa se desarrollan a la misma velocidad.
El equilibrio se alcanza cuando los reactivos se transforman en productos con la misma velocidad que los productos vuelven a transformarse en reactivos (velocidad de reacción directa= a velocidad de reacción inversa)
El equilibrio en un sistema debe cumplir los siguientes requisitos:
1.-Solo puede existir equilibrio en un sistema aislado
2.- Cuando se alcanza el estado de equilibrio, las propiedades observables del sistema (color, masa de reactivos sin reaccionar, temperatura) no varían con el tiempo.
3.- Toda situación de de equilibrio se altera cuando se modifica la temperatura, pero se restablece cuando el sistema vuelva el sistema vuelve a su temperatura original.
4.- También puede haber modificaciones con variaciones en la presión / volumen y en la concentración de las sustancias participantes en la reacción.
Las reacciones químicas pueden clasificarse en dos grandes grupos:
Irreversible: Son aquellas que solo transcurren en un solo sentido.
Reversible: cuando los productos reaccionan parcialmente entre sí para volver a formar las sustancias de partida.
Son incompletas, porque alcanzan el equilibrio cuando aun podrían proseguir.
(Del Rey, Picaporte, Méndez, 2001, p. 233)
PRINCIPIO DE LE CHATELIER
Henri Louis Chatêlier fue un químico ingeniero metalúrgico francés que contribuyo con sus investigaciones al desarrollo de la termodinámica. En el año de 1888 formulo su principio que lleva su nombre y que es uno de los conceptos básicos ocupados en equilibrios químicos.
“Cuando un sistema en equilibrio se modifica un factor externo (presión, temperatura, concentraciones), el equilibrio se desplaza de tal forma que compensa la alteración producida”.
Esto quiere decir que cuando un sistema algo lo saca de equilibrio, la situación que altera el equilibrio provoca que el sistema se comporte de tal forma que el equilibrio vuelva a establecerse.
Hay 4 factores que alteran el equilibrio de un sistema:
· Cambio de concentraciones de cada uno de los componentes-
· Modificar la presión del sistema
· Variar la temperatura a la cual se lleve a cabo la reacción.
· Catalizador
(Gonzales mora, 2007, p 47)
Para el experimento se utilizaran 2 sustancias muy indispensables que son:
El dicromato de potasio (K2Cr2O7) es una sal del hipotético ácido dicrómico (este ácido en sustancia no es estable). Se trata de una sustancia de color intenso anaranjado. Es un oxidante fuerte. En contacto con sustancias orgánicas puede provocar incendios.
El cromato de potasio (K2CrO4) es una sal ternaria de potasio con cromo en estado de oxidación +6, por lo que es un fuerte oxidante. Los cromatos contienen el ion CrO42−, que les da un fuerte color amarillo.
(Hernández Pérez, 28 de octubre del 2010)
Procedimiento
Materiales:
2 cajas de Petri
2 tubos de ensayo
2 espátulas
2 vasos de precipitado
2 pinzas
1 agitador
Sustancias químicas:
Dicromato de potasio (K2Cr2O7),
Hidróxido de sodio (NaOH),
Ácido sulfúrico. (H2SO4)
Fig1.- Aquí se muestran los materiales ocupados para la práctica.
Desarrollo
1.- En un vaso de precipitados se disuelve una pequeña cantidad de dicromato de potasio en H2O (agua). Disolverlo hasta desaparecer los grumos que se hacen. Sacarlo del frasco con cuidado y con una de las espátulas.
2.- En el otro vaso de precipitados se disuelve una pequeña cantidad de hidróxido de sodio (NaOH) en H2O (agua). También sacarlo con la espátula y cuidado del frasco para no lastimarse.
3.- Vaciar en uno de los tubos de ensayo hasta la mitad un poco de ácido sulfúrico. Este tubo de ensayo se tomara con las pinzas, para evitar accidentes.
4.- Ya disuelto el dicromato en e H2O, ahora se vacía la mitad en una de las cajas de petri.
5.- La otra mitad vaciarla en la otra caja de petri para iniciar la experimentación.
6.- Ahora tomar una de las cajas de petri y vaciarle la mitad de la disolución de hidróxido de sodio. Enseguida se empezara a notar el cambio de color y pasara hacer cromato.
7.- La parte restante del dicromato en la otra caja de petri solo se utiliza para comparar cuando reacciona la otra parte con el hidróxido de sodio.
8.- Ahora para volver el cromato a dicromato solo vaciar la mitad del acido sulfúrico contenido en el tubo de ensayo en la caja de petri ocupada en el paso 3.
Análisis de resultados
Este equilibrio se debe al fenómeno del ion común del agua. Si añadimos uno de los iones del agua, H+, la reacción tiende a desplazarse hacia la derecha para mantener el equilibrio y que no haya solo reactivos, sino que aparezcan los productos. Cuando añadimos la sal NaOH (los iones OH−), el equilibrio se desplaza hacia la izquierda para formar reactivos y mantener el proceso. Cr2O7 2- + H2O | amarillo | |||||||||||||||||
Naranja Amarillo | amarillo |
El dicromato de potasio, al reaccionar con el agua, se disocia y se forman los iones dicromato, que proporcionan un color naranja
El cromato de potasio, al reaccionar con el acido sulfúrico, se disocia y se forman los iones de cromato, que le proporcionan el color amarillo.
Al añadir OH-, sobre el dicromato naranja, el desplazamiento del equilibrio hacia la derecha producirá el cromato amarillo. Al agregar protones sobre el cromato amarillo, el equilibrio se desplaza hacia la izquierda formándose el dicromato naranja. De la misma forma, Por este motivo se intercambian los colores.
El origen de la diferencia de colores está en la estructura de los propios iones: el cromato es tetraédrico, mientras que dicromato, está formado por dos tetraedros unidos por un puente de oxígeno. En este caso la distancia Cr-O, es mayor (1,78D) frente los 1,61D, en la unidad tetraédrica del cromato. Esta mayor separación, modifica la interacción que se produce entre ellos y hace que la separación de las bandas de valencia y conducción en el caso del sólido dicromato sea ligeramente menor que en el cromato; 2,6eV frente a 2,8eV.Debe recordarse que tal como en el permanganato potásico, el desdoblamiento se produce por una transición electrónica p-d, desde los electrones del O2- al metal, por eso la modificación en las distancias afecta al color.
(Hernández Pérez, 2010-10-31)
Fig2. Aquí se muestra la formación de dicromato-cromato, a partir de3l experimento realizado.
La ecuación química a la que se llega es:
Podemos observar que es una reacción reversible ya que vemos que se mueve en dos sentidos, en esta ecuación se muestra el equilibrio químico que existe entre los reactivos y los productos y viceversa. (Dicromato - Cromato).
Los análisis de esta ecuación son los siguientes:
Cuando mezclamos el Dicromato (K2Cr2O7 (l)) con el Hidróxido de Sodio (NaOH) se obtiene Cromato, y para volver a Dicromato, al Cromato le agregamos Acido Sulfúrico y así se obtiene la ecuación y la reacción reversible. Encontrando un equilibrio químico, comprobando y además afirmando el principio de LE CHATELIER.
Conclusiones:
Se ha comprobado que el equilibrio químico es de suma importancia para obtener productos que se utilizan en la vida cotidiana como por ejemplo: shampoo, mayoría de la ropa etc.
También se pudo comprobar que para mantener el equilibrio químico se desplaza de tal forma que compense la alteración producida ya sea en el aumento de sustancias en reactivo o en productos.
Se pudo observar que al cambiar de color las sustancias es cuando se alcanza el equilibrio entre las sustancias. Debido a esto podemos observar y analizar la ecuación obtenida respecto al proceso de experimentación que se realizo y de esta manera se comprobó el equilibrio de dicromato –cromato.
Fuentes de información
Bibliografía
Ø Mora Gonzales Víctor Manuel
Temas Selectos de Química I
México 2007
Editorial ST
Pág. 47,48.
Ø (Del Rey, Picaporte, Méndez, 2001, p. 233)
Aula Siglo XXI Física Química
Edición 2001
Editorial ST
P. 233-240
Ø 28 de octubre del 20140
José Luis Hernández Pérez y Ricardo Fernández Cruz
Grupo Heurema. Educación secundaria
Enseñanza de la física y la química
