CINÉTICA Y EQUILIBRIO QUÍMICO Experiencia en laboratorio

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- Hipótesis experimental: Se espera que el equilibrio se desplace de producto a reactante o de reactante a producto conforme se agreguen compuestos en la solución esto dependerá de la naturaleza del compuesto (ácido o base).Lo anterior se rige obedeciendo el principio de Le Chatelier

Materiales:

- Tubo de ensayo (Fig. 1.1)

- Disolución de sulfato de cobre (Fig. 3.1)

- Disolución de hidróxido de sodio(Fig. 3.2)

- HCl (H+) (Fig. 3.3)

- NaOH (OH-) (Fig. 3.4)

- H2SO4 concentrado (H+) (Fig. 3.5)

Procedimiento:

- En un tubo de ensayo se agregó 1 ml. de disolución de sulfato de cobre a una concentración de 0.05 M y 1 ml. de disolución de hidróxido de sodio a una concentración de 0.6 M

- Se obtuvo una reacción de equilibrio y se agito la disolución resultante

- Se observó el cambio ocurrido al mezclar las disoluciones hasta llegar al resultado como se muestra en la fig. 3.6

- Se tomó la disolución obtenida y se agregó sucesivamente las siguientes disoluciones en este orden: HCl (H+), NaOH (OH-) y H2SO4 concentrado (H+), observando la reacción ocurrida con cada disolución

[pic 55][pic 56]

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ANÁLISIS DE RESULTADOS

Experiencia 1: Influencia de catalizadores

Tabla 1: Tiempos de reacción

Experiencia

Tiempo

1.1

00:02:23.14

1.2

00:00:00.04

En la experiencia 1.1, la mezcla de FeCl3 y Na2S2O3 tardó 2 minutos con 23 segundos y catorce milésimas en reaccionar (cambiar de color).

En la experiencia 1.2, se agregó, además de las 2 soluciones anteriores, CuSO4 y la mezcla se tardó 4 centésimas de segundo en reaccionar (cambiar de color).

¿A qué se debe el cambio de color?

El color café mostaza de la solución inicial es causado por la presencia de cloruro férrico (FeCl3). Este reacciona con el tiosulfato de sodio (Na2S2O3) y ocurre que la solución se va tornando cada vez más transparente. Esto sucede debido a que un átomo de cloro (Cl-) se enlaza con un átomo de sodio (Na+) obteniendo cloruro ferroso (FeCl2) y cloruro de sodio (NaCl) como se observa en la siguiente reacción:

FeCl3 + Na2S2O3 Na2S4O6 + FeCl2 + NaCl

La solución final debiese quedar de color verde, puesto que el cloruro ferroso es un cloruro de hierro de color verdoso, sin embargo esto no ocurre. Se tienen en consideración las posibles causas que provocan este dilema:

1.- El aire puede afectar en el color de la solución, puesto que el cloruro ferroso “en conctacto con el aire adquiere un tono amarillento y se enturbia” (Novellas, 1907).

2.- “Siendo puro el FeCl3, al disolverse en agua, da una solución verde y transparente” (Novellas, 1907). Esto implica que debe ser disuelto en agua para presentar ese color, pero en las experiencias no se lleva a cabo eso.

3.- El cloruro ferroso posiblemente no es puro, impidiendo así que tenga el color verde.

¿Por qué una reacción es más rápido que otra?

Esto se debe a que en la segunda solución se agregaron gotas de sulfato de cobre (CuSO4) que actúa como catalizador positivo, aumentando la velocidad de la reacción sin ser consumido en ella, es decir, sin ser parte de los productos obtenidos y disminuyendo la energía de activación.

Experiencia 2

En los dos vasos precipitados se observa la descomposición del agua oxigenada y al agregar el KI se logra ver la misma reacción, creando una cantidad de espuma en ambas, solo que en el vaso precipitado con H2O2 al 4% se ve una lenta generación de espuma y en el vaso precipitado al 20% se ve una rápida generación de espuma.

¿Por qué se genera espuma?

El peróxido de hidrógeno, al descomponerse en el agua, libera oxígeno, incapaz de ser observado, pero al mezclar el agua con jabón, éste actúa como una especie de red y no permite que el oxígeno escape libremente. Como todo el oxígeno quiere salir a la vez, queda atrapado y genera esta especie de espuma.

¿Por qué en un vaso precipitado la velocidad de reacción es mayor que en otro?

La concentración de H2O2 determina con qué velocidad se genera espuma en cada solución. A mayor concentración, más rápido será la reacción, debido a que “el aumento en la concentración de los reactivos aumenta la probabilidad de colisiones entre las moléculas de los mismos” (Cabello, 2017).

¿Cómo actúa el KI en la reacción?

El KI funciona como catalizador, al disminuir la energía de activación en ambas soluciones propiciando la descomposición de peróxido de hidrógeno (Gráfico 2)

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Además, algunos aniones yoduro (I- ) se oxidan a yodo molecular (I2), que reacciona con los aniones yoduro presentes para formar el anión triyoduro (I3 -), produciendo una coloración amarillenta en la espuma generada. También, el yoduro de potasio, al tener contacto con la toalla nova se tornó negro. Esto es porque el KI es parte de la solución que conforma el lugol, el que se aplica para la identificación de polisacáridos como la celulosa con la que está compuesta la toalla nova.

¿Si se aumenta la temperatura de la primera solución, su velocidad de reacción hubiese alcanzado a la de la segunda solución?

Según Svante August Arrhenius, la velocidad de las reacciones químicas aumenta con la temperatura en una relación proporcional a la concentración de moléculas existentes. Esto se ve expresado