Practica de quimica inorganica

Practica 03

Influencia de la temperatura en el equilibrio químico

OBJETIVOS

1. Encontrar la relación entre la absorción o desprendimiento de calor en una reacción química, con el sentido en que se desplaza el equilibrio.
2. Identificar el carácter endotérmico o exotérmico de una reacción química dada.

INTRODUCCIÓN

El equilibrio químico: las trasformaciones químicas que pueden trascurrir cada una dependiendo de las condiciones (presión, temperatura y cantidades de productos reaccionantes) según las dos direcciones; ejemplo:

H2 + I2 ↔ 2HI

El equilibrio se alcanza cuando las sustancias reaccionantes de partida y los productos finales de la reacción se consumen y forman a la misma velocidad.

El dióxido de nitrógeno es un gas café-rojizo que se encuentra en bajas concentraciones en la atmósfera de ciudades con alto índice de contaminación.

El cloruro de cobalto hexahidratado, CoCl2∙6H2O da lugar a las siguientes especies al disolverse en agua:

[Co(H2O)6]Cl2 H2O→ [Co(H2O)6]2+(ac) + 2Cl-(ac)

En presencia de una elevada concentración de iones Cl- (como la que está presente en el HCl concentrado), las moléculas de agua que están enlazadas al ion Co2+, pueden intercambiarse por iones cloruro, formándose una nueva especie, según el siguiente equilibrio:

[Co(H2O)6]2+(ac) + 2Cl-(ac) (exceso) ↔ [CoCl4]2-(ac) + 6 H2O

MATERIAL

3 tubos de ensayo sin tapón
3 Tubos de ensayo con tapón
3 tubos de ensayo de 20 x 200mm
2 jeringas de 5 ml

1 Tela de alambre con asbesto
2 vasos de precipitado de 250 ml
1 varilla hueca de 5 mm de diámetro
1 Termómetro
1 parrilla de calentamiento

TEORIA

Cómo se desplaza el equilibrio químico con la temperatura en función de que tengamos una reacción endotérmica o exotérmica:

Si una reacción es endotérmica, ΔH > 0, al aumentar la temperatura aumenta la constante de equilibrio y el equilibrio se desplaza hacia la derecha (hacia la formación de productos, aumentando el numerador). En cambio, si la temperatura baja, también baja la constante de equilibrio y la reacción se desplaza hacia la izquierda.

Si una reacción es exotérmica, ΔH < 0, al aumentar la temperatura disminuye la constante de equilibrio y la reacción se desplaza hacia la izquierda, mientras que, si la temperatura disminuye, aumenta la constante de equilibrio y el equilibrio se desplaza hacia la derecha.

En resumen:

[pic 1]

PROCEDIMIENTO

Preparación de los baños de temperatura:

1. Se prepara un baño frío en un vaso de precipitado de 250 mL con hielo adicionando sal de grano y agua. Se mide la temperatura manteniendo el baño de hielo entre -5 a -15 °C.

2. Para preparar el baño María, en un vaso de precipitado de 250 mL, se agregan aproximadamente 175 mL de agua y se pone sobre la parrilla hasta alcanzar una temperatura de 80°C, misma que debe mantenerse durante el experimento.

Apartado A

a1). Bajo campana se debe instalar el siguiente equipo:

a2). En un tubo de ensayo colocar unas virutas de cobre, como se puede apreciar en la figura. Agregar poco a poco unos mililitros de ácido nítrico (1:1); con esto se generará el gas NO2.

a3). Marcar 3 tubos de ensayo con tapón (1,2,3) y en cada uno de éstos colocar una muestra del gas NO2. Tapar los tubos herméticamente con tapones de hule.

a4). Después de tomar las muestras agregar agua a través de la jeringa, para así detener la producción de NO2.

a5). El tubo No. 1 se calienta en un baño María, al sumergirlo presionar el tapón del tubo con el pulgar. Mantenerlo así hasta que ocurra un cambio de color, que deberá registrarse.

a6). Mientras tanto colocar el tubo No. 2 en un baño de hielo y registrar el cambio de color.

a7). El tubo 3 servirá como testigo.

a8). Saque el tubo del baño María y el tubo 2 del hielo y compare los 3 tubos. Anote las observaciones.

A9). Posteriormente ponga el tubo 1 en el baño de hielo y el tubo 2 en el baño María. Sáquelos al ocurrir el cambio de color y compárelos con el testigo. Anote sus observaciones.

a10). Manejo de residuos: Disuelva el gas agregando agua al tubo; tápelo y agítelo. Neutralice la solución antes de desecharla.

Apartado B

b1). Marcar los 3 tubos de ensaye sin tapón (1,2,3) y colocar 1 mL de la solución de cloruro de cobalto hexahidratado y 1 mL de ácido clorhídrico concentrado, en cada uno de los tubos. Agitar cada tubo y registrar el color de la disolución resultante.

b2). Calentar el tubo No. 1 en baño María, hasta que ocurra un cambio notorio en el color de la disolución. Anotar el color.

b3). Colocar el tubo No. 2 en un baño de hielo. Anotar el color final de la disolución.

b4). El tubo 3 servirá de testigo.

b5). Sacar el tubo 1 del baño María y el 2 del baño de hielo y comparar los 3 tubos. Anotar las observaciones.

b6). Después de la comparación, dejar los tubos reposar unos minutos hasta que todos tengan la misma temperatura y anotar las observaciones.

b7). Posteriormente poner el tubo 1 en baño de hielo y el tubo 2 en baño María. Sacarlos al ocurrir el cambio de color y compararlos con el testigo. Anotar sus observaciones.

b8). Manejo de residuos: Entregar las soluciones conteniendo el Co(II) a tu profesora.

Apartado C

1. Colocar 0.5 ml de CoCl2·6H2O en tres tubos de ensayo respectivamente, agregar 1.2 mL de agua y 1.2 mL de isopropanol a cada uno. Agregar a los tres tubos de ensayo 50 gotas de HCl concentrado hasta obtener una disolución morada, la cual contiene una mezcla en equilibrio de los iones complejos [CoCl4]2- de color azul y [Co(H2O)6]2+ de color rosa.

2. Colocar uno de los tubos en el baño María y el otro en el baño frío. Observar los cambios en el color de la disolución, lo cual indicará hacia dónde se desplaza el equilibrio.

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