Constante De Equilibrio

•Objetivo General

Estudiar el equilibrio de una reacción de disolución para determinar las propiedades termodinámicas asociadas a ésta.

•Objetivos Particulares

Determinar la solubilidad del KNO3 a diferentes temperaturas.

Determinar la influencia de la temperatura sobre la solubilidad del KNO3 y sobre la constante de equilibrio.

Obtener la constante de producto de solubilidad del KNO3.

Obtener la constante de equilibrio de disolución del KNO3.

Obtener las propiedades termodinámicas ∆G,∆H y ∆S para la reacción de disociación del KNO3.

•Problema

Determinar el valor de la constante de equilibrio para la disolución del KNO3 a temperatura ambiente.

Calcular el valor de ∆G,∆H y ∆S a estas mismas condiciones.

〖KNO〗_(3 (S))+H_2 O=K_((aq))^++〖NO〗_(3 (aq))^-

•Cuestionario Previo

1. Definir solubilidad e indicar las unidades en las que se expresa. La solubilidad es una medida de la capacidad de una determinada sustancia para disolverse en otra. El término solubilidad se utiliza tanto para designar al fenómeno cualitativo del proceso de disolución como para expresar cuantitativamente la concentración de las soluciones. La solubilidad de una sustancia depende de la naturaleza del disolvente y del soluto, así como de la temperatura y la presión del sistema, es decir, de la tendencia del sistema a alcanzar el valor máximo de entropía. Generalmente se mide la solubilidad determinando la cantidad de soluto que se disuelve en 100g de disolvente. Puede expresarse en moles por litro (mol/L), en gramos por litro (g/L) o en porcentaje de soluto. Cuando un soluto se disuelve, se rompe su red cristalina, venciendo las fuerzas de atracción que mantienen unidos a los iones. Es necesario superar la energía de red, y esto se consigue con la hidratación (atracción entre los iones y las moléculas de agua).

2. ¿Qué es la constante del producto de solubilidad Ks? En una disolución saturada hay un equilibrio entre la sal sólida sin disolverse y los iones de la sal que se encuentran en la disolución; para un compuesto cualquiera:

Equilibrio que tendrá una Kc:

Pero como la concentración de la sal que no entra en disolución permanece constante, puede englobarse con la Kc, quedando:

Donde Ps es una constante denominada Producto de solubilidad (Puede representarse también por Ks o por Kps.

>El producto de solubilidad indicará las concentraciones máximas de los iones de un soluto que pueden existir en disolución; ya que:

>Si el producto de las concentraciones de los iones elevados a sus correspondientes exponentes es menor que el producto de solubilidad, la disolución no estará saturada y admite más soluto.

>Si el producto coincide con el producto de solubilidad nos encontraremos justamente en el caso de una disolución saturada.

>Si el producto excede el valor del producto de solubilidad, la disolución estará sobresaturada, y el exceso de soluto presente formará un precipitado.

3. ¿Qué relación existe entre la constante de equilibrio y el ∆G? ¿Cómo se calcula el ∆G de una reacción a partir de la constante de equilibrio?

La relación que existe nos indica si la reacción es espontánea o no. Toda transformación espontánea implica la disminución de la energía libre.

-Si el valor de Keq > 1, el ∆G es positivo (la reacción no es espontánea).

-Si el valor de Keq < 1, el ∆G es negativo (la reacción es espontánea).

En una reacción reversible, el sentido espontáneo se puede determinar mediante el cambio en La Energía Libre de Gibbs, función energética cuya disminución representa el máximo de energía neta disponible para realizar un trabajo útil. A partir de su definición termodinámica, se explica que las reacciones espontáneas se caracterizan por una disminución en su energía libre de Gibbs, es decir que:

Para una reacción espontánea: ∆G<0

Las energías libres de formación se determinan a condiciones estándares y sus valores aparecen tabulados, para un conjunto de compuestos, en los libros de fisicoquímica; con ellos es posible calcular el cambio resultante en una reacción química reversible y determinar a partir del signo de dicho valor, el sentido espontáneo. La magnitud de su valor indica la proximidad de la reacción al estado de equilibrio alcanzándose este cuando el cambio en la energía libre de Gibbs es igual a cero, es decir que:

Para una reacción en equilibrio: ∆G=0

Se puede demostrar que el cambio en la energía libre de Gibbs en condiciones no estándares se calcula en función del cambio de energía libre en condiciones estándares y de las concentraciones de los componentes de la reacción mediante la ecuación:

∆G=∆G°+RTln [Productos]/[Reaccionantes]

A partir de la ecuación anterior, se puede deducir que cuando una reacción química está en equilibrio, el cambio de energía libre en condiciones estándares se expresa en función de la constante de equilibrio de la reacción de la siguiente forma:

∆G°=-RTlnK_eq

La anterior ecuación permite hallar la constante de equilibrio de una reacción química, conociendo su temperatura y su cambio de energía libre de Gibbs en condiciones estándares.

4. Investigar para el nitrato de potasio a 25°C las siguientes entalpías de formación:

∆H_f

...