Informe sistema en equilibrio de la disolución de un electrolito poco soluble

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UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO.

FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES CUAUTITLAN

LABORATORIO DE CIENCIA BÁSICA II

Informe.

Sistema en equilibrio de la disolución de un electrolito poco soluble

Alumnos: Luis Mario Colorado de la Vequia , José Emmanuel Miranda Nájera

Carrera: Ingeniería Química.

Grupo: 2251

Semestre: 2017-2

Fecha 02/04/2017

Equipo: 6

Prof.(a): Leticia Badillo Solís.

Índice

Introducción……………………………………………………….3

Objetivos Principales…………………………………………….6

Objetivos secundarios……………………………………………6

Método………………………………………………………………7

    a) Sujeto de estudio …………………………………………..7

    b) Materiales, reactivos y sustancias………………………..7

    c) Proceso Experimental………………………………………8

Resultados…………………………………………………………11

Análisis de resultados……………………………………………13

Conclusiones……………………………………………………..17

Referencias Bibliográficas………………………………………18

Introducción

Para el siguiente informe experimental se hizo un análisis del equilibrio químico, los factores que lo afectan, así como ciertas condiciones de reversibilidad y rendimiento parcial que definen la estabilidad en un sistema donde ocurre una reacción química. Debido a que esta característica no solo se presenta en reacciones, para esta ocasión se examinó el desempeño del equilibrio en una disolución saturada.

Es necesario conocer la disolución desde un punto de vista molecular, para comprender el desarrollo de las interacciones entre las especies involucradas, y cómo entre ellas mismas alcanzan un punto en donde las propiedades analizadas se mantienen constantes. Para una disolución existen cualidades que pueden ser estudiadas ya sea cualitativamente, cuantitativamente, o ambas, dependiendo del enfoque que se le quiera dar a la experimentación y de lo que estemos buscando comprobar.

Conociendo que una disolución es una mezcla homogénea entre dos o más sustancias, compuesta normalmente por un disolvente: sustancia presente en mayor cantidad, y soluto: sustancia disuelta en menor cantidad. Será importante entonces, definir una propiedad que relacione estos dos componentes. Para una solución existe un punto límite en el cual ya no es posible disolver más soluto, por lo tanto, existe una cantidad máxima que puede disolverse en un volumen determinado y a temperatura específica, esta relación es conocida como solubilidad. La cual será específica para cada sustancia y por lo tanto dependerá de qué compuesto estemos trabajando, así como de las circunstancias a las cuales llevemos a cabo el análisis.

Las disoluciones pueden clasificarse con respecto a diversas cualidades, la solubilidad nos permite categorizarlas de la siguiente manera:

• Insaturadas: no han llegado al punto límite expresado en la solubilidad, la cantidad de soluto presente es menor al máximo que podemos disolver.
• Saturadas: son aquellas donde se ha alcanzado equilibrio entre los iones disueltos y el soluto no disuelto, están en el estado donde no se puede disolver mayor cantidad a la ya disuelta
• Sobresaturadas: se forman debido a una perturbación externa sobre el sistema, generalmente por parte de la temperatura, y se caracterizan por ser inestables y tener mayor cantidad de soluto que una saturada, ya que la cantidad disuelta está por encima del límite que marca la solubilidad.

Es de vital importancia conocer esta clasificación, ya que la solución en cuestión es saturada, así como la importancia de las concentraciones molares de las partes involucradas.

Spencer, J., Bodner, G., & Rickard, L. (2000). Química (1st ed.). México: Compañía Editorial Continental.

El análisis del equilibrio químico no podía solo ser cualitativo, por lo que podemos estudiarlo desde un punto vista cuantitativo donde encontraremos que existe un valor numérico que define a cada transformación o proceso: la constante de equilibrio.

Es un valor que relaciona las concentraciones molares de los productos y reactivos en el equilibrio, y aunque estemos hablando de una constante, esta depende de ciertas condiciones para que no cambie su valor. Mientras la temperatura esté determinada, la constante de equilibrio se mantendrá sin variaciones. Cuando se alcanza el equilibrio las velocidades de reacción directa e inversa se igualan por lo que al igualar las dos ecuaciones para la velocidad de reacción se tiene como resultado que el cociente del producto de las concentraciones de los productos elevadas a sus coeficientes estequiométricos, divido entre el producto de las concentraciones de los reactivos elevadas igualmente a sus coeficientes estequiométricos, nos da como resultado la llamada constante de equilibrio.

Para nuestro análisis cualitativo es necesario usar la constante desde otra perspectiva, ya que nuestro estudio se basa en una disolución de una sal poco soluble en agua; tenemos que se alcanza un equilibrio dinámico entre los iones disueltos e hidratados, y el sólido insoluble que se forma como precipitado, para este caso la constate se denomina constante de solubilidad o producto de solubilidad, la cual nos relaciona las concentraciones de los iones en el equilibrio. Para definir ahora esta constante tendremos tomar en consideración ciertas características: los sólidos y líquidos puros no se toman en cuenta en la expresión de la constante, ya que su concentración no cambia, por lo tanto, la constante de solubilidad será igual al producto de las concentraciones en el equilibrio de los iones.

El valor que toma la constante de una reacción química nos permite conocer cuál será la dirección que toma el equilibrio, ya sea hacia los productos o los reactivos. Por lo que, con base en el conocimiento de este valor para la disolución estudiada, podremos conocer que tan soluble es nuestra sal, ya que si la reacción es a favor de los productos, será más soluble, ya que en una ecuación química que represente la disolución, los productos son los iones disociados. Para hacer las aseveraciones anteriores tomaremos en cuenta que: si el valor de la constante es menor que 1, el equilibrio es hacia los reactivos, si es igual a 1, no hay un es desplazamiento, y mayor a 1 en dirección a los productos.

Para estudiar si una reacción se encuentra en equilibrio químico es necesario que se cumplan ciertas condiciones, las cuales pueden ser comprobadas experimentalmente, tales como la reversibilidad, una característica de varios

Levine, I. & González Ureña, A. (2004). Fisicoquímica (1st ed.). Madrid: McGraw-Hill.

procesos donde el avance de la reacción puede desarrollarse de forma directa o inversa, procediendo a la formación de productos a partir de reactivos y viceversa.

Un segundo análisis nos permite conocer si el fenómeno que estamos estudiando es incompleto o tiene un redimiendo del 100 %. Y para un sistema en equilibrio el rendimiento es siempre menor a 100%, es decir, parte de los reactivos queda sin reaccionar por lo que no se obtiene una conversión total de las partes iniciales involucradas. No son las únicas condiciones para que pueda considerarse que se ha alcanzado la estabilidad, pero estas dos serán estudiadas experimentalmente para corroborar que la disolución sí está en equilibrio.

Al ser un estudio cualitativo el que estamos realizando se ven involucrados otros factores por determinar siendo este último muy importante debido a sus aplicaciones, la identificación de iones en disolución. Este método de análisis nos permite conocer la presencia de cualquier ion en una disolución, haciendo uso de otros reactivos que se agregan a la mezcla.

Este procedimiento funciona de la siguiente forma: para comenzar se escoge el ion que será determinado, en nuestro caso Pb2+ y Cl-, pero puede ser cualquier entidad disociada en nuestra solución. Al ya tener qué vamos a identificar se continúa eligiendo un reactivo el cual adicionaremos con el fin de observar un precipitado donde participe el ion en cuestión, como consecuencia a lo anterior habremos comprobado la presencia de esa entidad en el sistema de estudio, ya que al ver un sólido insoluble sedimentado que se forma a causa de la interacción entre los iones buscados y los adicionados, concluimos que sí se encuentra esa partícula.

Un análisis cualitativo de este tipo conlleva el estudio de diversos métodos mediante los cuales sea posible comprobar los argumentos predichos, de igual manera implica la proposición de ideas con las cuales podamos verificar el equilibrio de la reacción, si es reversible, incompleta, y la identificación de iones en la disolución.

Burriel Marti, F. (2008). Química analítica cualitativa (1st ed.). Madrid: Paraninfo.

Anónimo (2017) Equilibrio de solubilidad. Obtenido el 30 de marzo 2017, de http://depa.fquim.unam.mx/amyd/archivero/Capitulo17GarritzGasqueMartinez_27371.pdf

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