EL EQUILIBRIO QUÍMICO: UN EQUILIBRIO DINÁMICO.

...

- Considere la Expresión y la magnitud de la constante de equilibrio, KC, para este equilibrio:

[pic 30]

¿Qué significado tiene el valor de la constante?

- Con base en el resultado del numeral 4 del procedimiento A, explique porque el efecto de adicionar agua al sistema de equilibrio.

- Explique el efecto de añadir (KSCN) y KNO3 al equilibrio:

Fe(SCN)2+ (ac) ⇌ Fe3+(ac) + SCN-(ac) .

Consulte y resuma cual es el efecto de adicionar un electrolito a este sistema en equilibrio.

DISPOSICION DE RESIDUOS

Las muestras de solución rosada y azul, contiene y deben almacenarse en el recipiente que contiene metales pesados, para su posterior tratamiento. La solución de cloruros en propanol, debe almacenarse en solvente orgánico. Para ambos casos se recomienda al estudiante solicitar al técnico o monitor de laboratorios las indicaciones pertinentes. Por ningún motivo vierta esta solución por el drenaje de aguas residuales.[pic 31]

Las soluciones de Cr hexavalente deben almacenarse en el frasco de metales pesados para su posterior manejo. Por ningún motivo vierta esta solución por el drenaje de aguas residuales, se recomienda pedir indicaciones al técnico o monitor de laboratorio. Las soluciones de Fe3+ y SCN- pueden eliminarse por el alcantarillado (aguas residuales) ya que las bajas concentraciones usadas no son un riesgo para los cuerpos de agua.

PRÁCTICA No 2

SOLUCIONES REGULADORAS

OBJETIVOS

- Preparar soluciones reguladoras de pH especifico, a partir de CH3COOH y CH3COONa

- Verificar la capacidad de regulación del pH, de las soluciones reguladoras preparadas, ante la adición de ácido fuerte, base fuerte y agua (dilución).

MARCO TEORICO

Los sistemas químicos constituidos por mezclas de ácido débil- y su sal o base débil y su sal, resisten cambios de pH ante la adición de ácidos, bases o dilución, y se conocen como soluciones buffer, reguladoras o tampón. Estos sistemas regulan su pH por neutralización del ácido o base adicionada a través de su par conjugado ácido-base, que en general se mantiene dentro del rango pKa,b +/- 1, propiedad que se conoce como Capacidad Reguladora, la cual depende de la proporción del par conjugado ácido-base y su concentración, siendo óptima cuando la relación de concentraciones es igual a 1. La base conceptual de las soluciones buffer tiene como marco de referencia el principio de Le Chatelier, según el cual un sistema en equilibrio siempre tratará de contrarrestar cualquier fuerza que lo perturbe con el fin de mantenerlo.

Las soluciones reguladoras se preparan seleccionando un ácido o una base débil cuyo pKa,b sea próximo al pH deseado y luego se calcula la proporción y concentración del par conjugado para que pKa,b = pH. Sin embargo, el método anterior, aunque conceptualmente válido, experimentalmente no es práctico. En general, se selecciona un ácido o una base débil con un pKa,b cercano al pH deseado, se adiciona gradualmente y con agitación, las sales conjugadas, o ácidos o base fuertes, y con la ayuda de un pH-metro se ajusta al pH final.

El pH de las soluciones reguladoras se puede calcular a partir de la Ka, Kb y las concentraciones del ácido (base) y su respectiva sal. Por ejemplo, para el par CH3COOH – CH3COONa se tiene:

CH3COONa(ac) + H2O(l) → CH3COO- (ac) + Na+(ac)

CH3COOH(ac) + H2O(l) ⇄ CH3COO- (ac) + H3O+(ac)

Teniendo en cuenta el principio de Le Chatelier:

Ka = [ CH3COO- ] [ H3O+] / [ CH3COOH ], y debido a que las concentraciones analíticas son similares a las concentraciones en el equilibrio:

Ka = CCH3COO- * [H3O+] / CCH3COOH que se suele expresar como:

pH = pKa + Log CCH3COO- / CCH3COOH

Ecuación conocida como de Henderson-Hasselbalch, que se utiliza cuando las concentraciones analíticas del par conjugado sean similares a las concentraciones en el equilibrio y cuyo pH es cercano al real debido a los efectos de temperatura, concentraciones reales de los constituyentes, valores de las constantes de equilibrio, entre otros. La expresión correcta de un sistema regulador presupone el uso de actividades en vez de concentraciones molares.

En el área de los alimentos uno de los sistemas buffer más usados es el de las bebidas carbonatadas, como la cerveza, que tiene un pH de 4, y el cual se forma cuando se adiciona CO2 al agua, produciéndose el H2CO3, que entra en equilibrio con el ion HCO3- (Bicarbonato):

H2O + CO2 ⇄ H2CO3 ⇄ HCO3-

Este sistema, además, es el que permite la regulación del pH de la sangre y hace parte del gran buffer constituido por las aguas de los oceanos y el CO2 atmosférico, en nuestro planeta.

Preparación de solución Reguladora de CH3COOH- CH3COONa

Preparación solución reguladora 1.

Medir 100 mL de solución 0.10 M de ácido acético y transferirlos a un beaker de 100 mL, agregar con la punta de la espátula cristales de acetato de sodio y disolver con la ayuda de un agitador magnético; continuar la adición de acetato de sodio hasta que la solución alcance un pH de 4.75 (esto se controla con un pH-metro previamente calibrado). Reservar esta solución para analizar su capacidad reguladora de pH.

Preparación solución reguladora 2.

Medir 100 mL de solución 1.0 M de ácido acético y transferirlos a un beaker de 250 mL; homogenizar el sistema con agitación magnética y adicionar gota a gota desde una bureta solución 4.0 M de hidróxido de sodio hasta que la solución alcance un pH de 4.75 (esto se controla con un pH-metro previamente calibrado, si es necesario adicione agua hasta cubrir el capilar del electrodo, antes de iniciar la adición de NaOH), registrar el volumen de base consumido. Reservar esta solución para analizar el efecto de la dilución sobre el pH.

Determinación de la capacidad reguladora frente a un ácido y una