LABORATORIO DE CIENCIAS EXPERIMENTALES II (L-314)

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Al estudiar estos procesos químicos, intentaremos controlar su comportamiento y estudiarlo, para entenderlo mejor, para poder lograr este objetivo debemos entender la teoría del proceso, para eso estudiaremos, desde como representar una reacción y como balancearla, los factores fisicoquímicos que lo afectan (temperatura, solubilidad, presión, concentración de reactivos y productos), ¿Cómo identificar? si una reacción es reversible o no, si las reacciones han llegado a su equilibrio químico.

Se estudiara los tipos de reacciones que existen, enfocándonos en las reacciones de óxido- reducción y de ácido-base, para poder entenderlas se, estudiara ¿Qué reactivos se usan?, ¿Qué reactivos se oxidan? y ¿Cuáles se reducen?, sus cambios, químicos y físicos, así como que obtendremos en mayor cantidad, si reactivos o productos, para esto nos servirá estudiar el equilibrio químico en una reacción, también estudiaremos el comportamiento de un ácido al interactuar con una base, y el efecto del ion común.

Se estudiara a las reacciones químicas y aquello que afecta, modifica o concluye su proceso, para entender mejor los procesos químicos y su comportamiento, por medio de experimentación, observarlas, estudiarlas y comparar resultados, para determinar que reacción química realizamos, que es lo que obtuvimos, y poder demostrar la teoría en la práctica. Poder clasificarla, como oxido reducción, acido-base, u otro tipo de reacción, y estudiar su equilibrio químico, por medio de cálculos estequiométricos, y en caso de las reacciones acido-base, identificar si cambio a una base o a un acido o una sal, por medio de indicadores.

El objetivo de estudiar estas reacciones es para el proceso de formación ya que en la naturaleza observaremos algunas de estas reacciones, y es importante entenderlas, para poderlas usar, o entender mejor procesos más complicados que incluya estas reacciones.

De esta forma tener un panorama más amplio de lo que son las reacciones y su importancia dentro de nuestra formación en la carrera.

MARCO TEÓRICO

Reversibilidad de las reacciones

Una reacción irreversible es aquella en la que los reactivos se transforman en productos hasta consumirse uno o todos los reactivos, se realiza únicamente en una dirección:

aA + bB → cC + dD

Si la reacción se verifica en ambos sentidos, es una reacción reversible y se representa:

aA + bB [pic 3] cC + dD

Las letras A y B representan a los reactivos, las letras C y D a los productos, las letras minúsculas sus respectivos coeficientes estequiométricos y la doble flecha nos indica que la reacción se verifica en ambas direcciones, es decir, reacción reversible.

[pic 4]

Como se puede observar en la imagen anterior, al principio sólo se tienen reactivos que con el transcurso del tiempo se transforman en productos los que a su vez lo hacen a reactivos, hasta que se logra el equilibrio. En este punto la concentración de reactivos y productos permanece constante, no porque se haya parado la reacción, sino que al producirse productos, éstos se descomponen en reactivos y viceversa, es un equilibrio dinámico.

Equilibrio químico, constante de equilibrio y coeficiente de reacción

Se le llama equilibrio químico al estado de un sistema donde no se observan cambios en la concentración de reactivos o productos, al transcurrir el tiempo, éstas se mantienen constantes. Esto se da en reacciones reversibles, donde la velocidad de la reacción de reactivos a productos es la misma que de productos a reactivos.

Un equilibrio químico puede ser representado de la siguiente manera:

aA + bB [pic 5] cC + dD

Siendo A y B, los reactivos, C y D los productos, y las letras minúsculas de cada uno sus respectivos coeficientes estequiométricos.

En el equilibrio las concentraciones de reactivos y productos permanecen constantes en determinadas condiciones de presión y temperatura. A la relación que hay entre estas concentraciones, expresadas en molaridad [mol/L], se le llama constante de equilibrio.

El valor de la constante de equilibrio depende de la temperatura del sistema, por lo que siempre tiene que especificarse. Así, para una reacción reversible, se puede generalizar:

[C]c [D]d

Keq = ▬▬▬▬

[A]a [B]b

En esta ecuación Keq es la constante de equilibrio para la reacción a una temperatura dada. Ésta es una expresión matemática de la ley de acción de masas que establece: para una reacción reversible en equilibrio y a una temperatura constante, una relación determinada de concentraciones de reactivos y productos tiene un valor constante Keq.

En el equilibrio, las concentraciones de los reactivos y productos pueden variar, pero el valor de Keq permanece constante si la temperatura no cambia.

De esta manera, el valor de la constante de equilibrio a una cierta temperatura nos sirve para predecir el sentido en el que se favorece una reacción, hacia los reactivos o hacia los productos, por tratarse de una reacción reversible.

Un valor de Keq > 1, indica que el numerador de la ecuación es mayor que el denominador, lo que quiere decir que la concentración de productos es más grande, por lo tanto la reacción se favorece hacia la formación de productos. Por el contrario, un valor de Keq

* Cuando todos los reactivos y productos están en disolución, la constante de equilibrio se expresa en concentración molar [moles/L]: Keq=Kc

* Sí se encuentran en fase gaseosa es más conveniente utilizar presiones parciales: Keq=Kp

* Sí se estudia la constante del producto de solubilidad: Keq=Kps

* Sí es una reacción ácida: Keq=Ka

Los sólidos y los líquidos puros no intervienen en la constante, por considerar que su concentración permanece constante. Generalmente al valor de la constante no se le ponen unidades.

El coeficiente de reacción se designa con la letra Q y coincide con la expresión de la constante de equilibrio, pero con la diferencia de que puede