INFORME N° 2B: DETERMINACIÓN DE LA CONSTANTE DE EQUILIBRIO DE LA FORMACIÓN DE IONES TIOCIANATO DE HIERRO (III) UTILIZANDO ESPECTROFOTOMETRIA UV-VIS

INFORME N° 2B: DETERMINACIÓN DE LA CONSTANTE DE EQUILIBRIO DE LA FORMACIÓN DE IONES TIOCIANATO DE HIERRO (III) UTILIZANDO ESPECTROFOTOMETRIA UV-VIS

Alexa Cristina Benavides Muñoz (217140025)1, Ángela Manuela Chaucanés Manchabajoy (217140059)2, Jonnathan Camilo Cifuentes Galindres (218140049)3

Laboratorio De Química Fundamental II, Grupo 3, Subgrupo 2, Prof. Gabriela Misnaza, Departamento de Química, Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, Universidad de Nariño.

alecrist65@gmail.com 1,  cmanuela814@gmail.com 2, jonnathancifuentes1@gmail.com3

3 de Diciembre de 2020

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RESUMEN: En esta práctica se elaboró la curva de calibración de la solución estándar del ion tiocianato de hierro (III), para esto se prepararon 5 soluciones con diferentes volúmenes de tiocianato de sodio 0,001M y nitrato de hierro (III) 0,20M y se aforo cada una hasta 25 mL con ácido nítrico 0,10M, se determinó la absorbancia de cada una de las soluciones y se calculó su respectiva concentración. Para determinar la constante de equilibrio de la formación del ion tiocianato de hierro (III) se preparó 5 soluciones cambiando el volumen de tiocianato de sodio 0,002M  y manteniendo un volumen constante de 2,5 mL de nitrato de hierro (III) 0.002M. Y se añadió un volumen de ácido nítrico hasta completar un volumen de 15 mL. Se obtuvo la absorbancia de cada solución con el espectrofotómetro para poder calcular la concentración de los iones formados y con esta determinar la constante de equilibrio. Se  calculó la constantes  tanto con la absorbancia A1 como con la absorbancia A2, cuyos valores promedios son iguales a 1,14 x 103 y 1,21 x 103 respectivamente.

PALABRAS CLAVE: curva de calibración, absorbancia, concentración molar, espectrofotometría UV-VIS, constante de equilibrio

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Introducción

En una reacción química las moléculas reaccionan al chocar entre sí, algunas de estas colisiones son tan violentas que provocan el rompimiento de algunos enlaces, ocasionando que las moléculas de los reactivos se reordenen dando lugar a los productos. Con frecuencia sucede que las reacciones no se llegan a completar, debido a esto una mezcla de reactivos no se convierte por completo en productos.1 

Pocas reacciones químicas se dan en una sola dirección. La mayoría de estas reacciones son reversibles, al menos en cierto grado. Al inicio de un proceso reversible, la reacción lleva a la formación de productos. Tan pronto como se forman algunas moléculas de producto, comienza el proceso inverso: estas moléculas reaccionan y forman moléculas de reactivo, cuando esto sucede el sistema entra en equilibrio, el cual es un estado en el que no se observan cambios conforme el tiempo transcurre. Cuando una reacción química llega al estado de equilibrio, las concentraciones de reactivos y productos permanecen constantes en el tiempo, sin que se produzcan cambios visibles en el sistema. Sin embargo, a nivel molecular existe una gran actividad debido a que las moléculas de reactivos siguen formando moléculas de productos, y éstas  a su vez reaccionan para formar moléculas de reactivos.2 

Cuando el sistema está en equilibrio a una temperatura en particular la reacción obedece la ley de equilibrio químico que impone una condición que se expresa en la constante de equilibrio para dicha reacción.3 En 1864 Cato Maximilian Guldbert (1836–1902) y Peter Waage (1833–1900) postularon su ley de acción de masas, que expresa la relación entre las concentraciones (expresadas como presiones parciales en el caso de gases y como molaridades en el de disoluciones) de los reactivos y productos presentes en el equilibrio en cualquier reacción. Supóngase la siguiente ecuación general de equilibrio:

𝑎𝐴+𝑏𝐵 𝑐𝐶+𝑑𝐷                (Ecuación 1)[pic 3]

Donde A, B, C, D son las especies químicas que participan y a, b, c, d son los coeficientes en la ecuación química balanceada, de acuerdo a la ley de acción de masas, la condición de equilibrio se expresa mediante la siguiente ecuación

   [pic 4]

Esta ecuación se aplica solamente a un sistema que ha logrado el equilibrio.4

Existen varios métodos para determinar experimentalmente la constante de equilibrio de un sistema, uno de los más precisos es el uso del espectrofotómetro, el cual mide la cantidad de luz absorbida por el complejo formado. Los espectros visibles de iones y moléculas en solución surgen de transiciones de electrones dentro de sus respectivas estructuras. Cuanto mayor sea la concentración de los iones/moléculas absorbentes en solución, mayor será la absorción de la radiación EM visible. El grado de radiación absorbida (o la intensidad de la radiación transmitida) se mide utilizando un instrumento llamado espectrofotómetro, que mide las intensidades de luz transmitidas con un detector fotosensible a específicas longitudes de onda. A menudo se realizan cálculos basados en la cantidad de luz absorbida por la muestra en lugar de la cantidad de luz transmitida porque la absorción es directamente proporcional a la concentración de la sustancia absorbente.

       [pic 5]

El coeficiente de absorción molar, a es una constante en cualquier longitud de onda dada para una sustancia absorbente particular, b es el espesor de la sustancia absorbente en centímetros, y c es la concentración molar de la sustancia absorbente.5 

Metodología

Para realizar la curva de calibración de las soluciones estándares de FeNC2+ se rotuló los balones aforados y se midió volúmenes de 0,0; 1,0; 2,0; 3,0; 4,0 y 5,0 mL de NaSCN 0,001 M en HNO3 0,10 M; se agregó 10 mL de la solución de Fe(NO3)3 0,20 M y se aforó cada una de las soluciones a 25 mL con HNO3 0,10 M.