EQUILIBRIO QUÍMICO

El objetivo de esta práctica es comprobar la influencia de la temperatura en los equilibrios químicos.

MATERIALES:

• 2 tubos de ensayo.

• 2 vasos de precipitado de 500 ml

• Hielo.

• Matraz erlenmeyer con salida lateral.

• Embudo de decantación.

• Tapones de goma.

• Manguera.

• HNO. Concentrado y Cu.

PROCEDIMIENTO:

En esta práctica vamos a estudiar, como ya se ha comentado en el objetivo, el efecto de los cambios de temperatura sobre los equilibrios químicos. En este caso utilizaremos como ejemplo el equilibrio del sistema:

N O 2NO

1º.- Lo primero es obtener el NO , lo que haremos a partir de cobre y ácido nítrico concentrado.

HNO + Cu ----------- Cu(NO ) + NO +H O

La obtención del NO la realizamos en un aparato que se encuentra montado en la campana extractora del laboratorio.

El NO es más denso que el aire, este y los otros gases que se producen en la reacción de formación del NO son extraidos por el extractor y expulsados, mientras que el NO se recoge en un tubo de ensayo que se tapa inmediatamente con un tapón de goma.

El tubo de ensayo con el NO se mete primero en el agua con hielo y se observa lo que ocurre, y luego se mete en agua recién hervida.

CUESTIONES:

1º ¿ Qué se observa?

- Cuando se mete el NO en el agua con hielo el color pardo que tenía originalmente se va poniendo cada vez más claro. Esto significa que el equilibrio N O NO se desplaza hacia la izquierda ya que en este lado se encuentra el gas incoloro, el N O , por lo que se deduce que a bajas temperaturas en el equilibrio hay más abundancia de N O . Observación: La mezcla del tubo de ensayo no se vuelve del todo transparente porque la pequeña cantidad de NO que hay en ella la tiñe.

Cuando se pone el mismo tubo de ensayo, que ahora tiene un color casi transparente porque acaba de sacarse del hielo, en el agua recién hervida la mezcla se torna rápidamente de un color pardo mucho más oscuro que el que tenía inicialmente, por lo que suponemos que el equilibrio se ha desplazado hacia la derecha, ya que el gas pardo ( NO )es el que esta a este lado de la reacción, lo que quiere decir que a altas temperaturas en el equilibrio hay más abundancia de NO .

2º Deduce si la reacción del equilibrio es endotérmica o exotérmica.

La reacción directa del equilibrio es la de formación del NO , y cuando metimos el tubo de ensayo en el agua hirviendo observamos que la cantidad de NO aumentaba por lo que tenía lugar la reacción directa. Teniendo en cuenta esto y lo que dice Le Chatelier, llegamos a la conclusión de que esta reacción es directa ya que según Le Chatelier si se alteran los factores externos que influyen en el equilibrio este se desplaza en el sentido en que contrarreste esas alteraciones, así que cuando sube la temperatura (agua hirviendo), el equilibrio se desplaza en el sentido en el que la reacción es endotérmica, entonces, según esto, como cuando pusimos el tubo en el agua hirviendo el equilibrio se desplazo hacia la derecha, reacción directa, esta es endotérmica.

3º Si las AG del NO y del N O son respectivamente 51,79 y 98,19 kJ/mol, calcula el valor aproximado de la constante de equilibrio K a la temperatura de 25ºC.

Necesitamos hallar la entalpía libre estándar de reacción, y para ello utilizamos las entalpías de formación.

AG reacción = n · AG productos - m· AG reactivos

AG reacción = 2·51,79 - 98,19 = 5,39 kJ

AG = 5.39 kJ · 1000J 5390 J

1 kJ

AG = - RTlnK

-AG

K = e RT = 0,11343

4º En base al resultado obtenido en el apartado anterior y a lo observado en el experimento ¿Cuál de los dos gases está en mayor proporción a 25ºC?

A 25ºC, que es aproximadamente la temperatura ambiente, el NO está en mayor proporción, ya que a esta temperatura el color del equilibrio que se encuentra en el tubo de ensayo es pardo, que es el color del NO

· ¿ Y a 0ºC?

A esta temperatura el gas que se encuentra en mayor proporción es el N O , ya que cuando pusimos el agua en hielo el equilibrio del tubo de ensayo se volvió casi transparente, y el N O es incoloro.

· ¿ Y a 100ºC ?

A 100ºC el gas más abundante en el euilibrio es el NO , ya que cuando pusimos el tubo de ensayo en agua hirviendo (100ºC) el equilibrio se volvió pardo oscuro.

CONCLUCIONES:

En esta experiencia hemos comprobado de manera práctica lo que habíamos estudiado en el tema 8 de nuestro libro de texto