INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL. ESCUELA SUPERIOR SUPERIOR DE INGENIERÍA QUÍMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS ACADEMIA DE FISICOQUÍMICA INGENIERIA QUÍMICA INDUSTRIAL LABORATORIO DE TERMODINÁMICA DEL EQUILIBRIO QUÍMICO PRÁCTICA No. 4: Equii!"io qu#$i%o &o$o'()*o *) +,-* #qui, G"u/o: 0IV41
Equi/o 2 I)3*'",)3*-:
García Zamudio Dantes Rodrigo Mayen Gutiérrez Omar Reyes Rosete Alberto Ruiz López Luis Rubén
Proesora! M" en #" Moreno More no $alencia $alencia %lma &r'n"
O!*3i5o-: %studiar la reacción (omogénea en ase gaseosa de la disociación del dímero del 'cido acético" Determinar la entalpía y entropía a partir de los datos termodin'micos"
Determinar la constante de e)uilibrio termodin'mico de una reacción (omogénea"
T,!, * D,3o- E6/*"i$*)3,*T*$/ 7
P,i"* 8$$9'
P,%io 8$$9'
; *"i)', 8'
; *"i)', %o) <%io 8'
; <%io 8'
*+,"-. 2/2"-. 2-2"-. 2*2"-. 222"-.
/ 1 -2 2/ 3.
.
0"1+,-
-+"/,,-. *1 *0 22
-/"20
C<%uoObtener la presión 4P5 restando del 6alor de la presión registrada con 'cido acético el 6alor de la presión en la e7pansión térmica del aire contenido dentro del sistema"
P= Pácido− Paire 8ustituyendo 6alores para la primera corrida!
P=( 5 mmHg )− ( 0 ) ∴ P
=( 5 mmHg )
Aplicando la ley de los gases ideales al dímero9 calcular la presión de la no disociación
Pi=
WaRT PMV
Donde! :a;Masa del 'cido acético glaciar" R;#onstante de los gases 41*"2121mm?5 @;@emperatura >?" $;$olumen del sistema" 8ustituyendo 6alores resultantes!
( 10.38 g ) Pi=
∴ Pi
(
62.3636
mmHgL mol° K
( 0.1 L ) ( 60.05
)(
297.15 K
)
g ) mol
=3203525.309 mmHg
@aylor demostró en este sistema )ue la presiones del manómetro y el del di'metro son proporcionales a las lecturas registradas y a la presión de la disociación de P i obteniéndose la ecuación! 2
Ka=
4 ( 2 Pi − P)
(2 P i− P)
= 4 ( 2 Pi− P )
8ustituyendo datos!
Ka=4 (2 ( 3203525.309 mmHg )− ( 5 mmHg )) ∴ Ka
= ( 3203520.309 mmHg )
#alcular y graicar &n?a 6s -=@ y se puede aplicar la ecuación siguiente!
ln Ka vs 1/T 14.76 14.76
f(x) = 79 5.72x^2 - 5.13x + 14.76 R² = 0.96
14.76 14.76
ln Ka
14.76 14.76 14.76 14.76 0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1/T
∆ G° =−ln Ka RT De esta manera se puede calcular G"
∆ G ° =−ln KaRT ∆ G ° =−( 14.7565261 )( 8.3145
∆ G ° =−36458.265
J )( 297.15 ° K ) mol ° K
J mol
De teoría se conoce )ue <> e)ui6ale a * 6eces la energía de disociación de un enlace <*9 entonces"
∆ H ° disociación=
∆ H 2
−273441.12 ∆ H ° disociación=
J mol
2
∆ H ° disociación=−136720.56
J mol
#alcular <> y 8> de la reacción para las condiciones establecidas"
dInKa ∆ H ° = 2 dT R T
∫ d ln Ka=∫ ∆ RHT ° dT 2
∆ H ° =−273441.12
∆ S °=
J mol
−∆ G° −∆ H ° T J J + 273441.12 mol mol 297.15 ° K
−−36458.265 ∆ S °=
∆ S ° =797.519266
J mol°K
T,!, * R*-u3,oP8$$9'
Pi8$$9'
7,
L) 7,
2=T
5
320325.309
2562582.47
14.7565261
0.0033653
9
320325.309
2562566.47
14.7565198
0.0032987
13
320325.309
2562550.47
14.7565136
0.00319336
8
320325.309
2562570.47
14.7565214
0.00309454
2562650.47
14.7565526
0.00300165
-12
320325.309
>G? 8@=$o
>9?8@=$o
>9?i-o%i,%i)8@=$o
>S?8@=$o?7
-36458.265
-273441.12
-136720.56
797.519266
-37194.408
-278962.27
-139481.14
797.518929
-38421.323
-288164.27
-144082.13
797.518591
-39648.274
-297366.54
-148683.27
797.519013
-40875.292
-306569.31
-153284.66
797.5207
O!-*"5,%io)*-. Antes de comenzar la segunda parte e7perimental con el 'cido9 la lectura del manómetro no baBaba ni 6ariaba a pesar )ue el sistema 4matraz5 estaba siendo enriado9 por lo )ue se recurrió a desconectarlo de éste para )ue se estabilizara m's r'pido" %n segunda corrida del sistema9 se pudo apreciar un ligero burbuBeo del 'cido9 lo cual es seCal )ue estu6o cumpliéndose parte del obBeti6o de la pr'ctica"
Co)%u-io)*-. De acuerdo con la parte e7perimental9 se pudo apreciar el e)uilibrio (omogéneo de gases9 debido a )ue el 'cido dentro del sistema paso de ase li)uida a gaseosa9 lo )ue produBo una mayor interacción con el aire dentro del matraz al encontrarse en la misma ase y por consiguiente un mayor 6olumen ocupado dentro de9 )ue ocasionaba una mayor presión9 la cual se 6eía releBada el manómetro" Por la parte teórica y secuencia de c'lculos9 lo anterior se airma9 ya )ue las presiones del sistema de aire con 'cido son mayores )ue las lecturas del sistema con solamente aire" %n la secuencia de c'lculos9 resultaron unas presiones negati6as9 lo cual signiica )ue estas presiones son ineriores a la atmosérica y por lo tanto es una presión de 6acío" 8e llegó al e)uilibrio en ase gaseosa9 el cual se pudo apreciar 6isiblemente y demostrar por la secuencia de c'lculos9 por)ue un 6alor alto en la constante ?aE signiica )ue el sistema se desplazó (acia la parte de reacti6os9 4si tomamos esta parte como la disociación del 'cido a su ase gaseosa5F de salir un 6alor mínimo o muy pe)ueCo9 indicaría )ue no se logró la disociación y solo ocurrió una pe)ueCa interacción de li)uido con gas"
G,"%#, ,$uio D,)3*- Ro"i'o. O!-*"5,%io)* Al comenzar la e7perimentación de la practica siete ue necesario medir -/ ml de 'cido acético glacial9 pero antes de medir los -/ ml pesamos la Beringa en la balanza y
posteriormente pesamos la Beringa después de medir los -/ ml de 'cido acético glacial" A continuación montamos el e)uipo como lo muestra el manual de laboratorio y colocamos la Beringa en el tapón y conectamos el sistema al manómetro" Agregamos agua ría al sistema y comenzamos a calentar y esperar )ue la temperatura del termómetro llegara a 2/ #>9 para comenzar (acer la lectura 4esta lectura ue solo de puro aire59 al término de esta lectura se cambió el agua del sistema por agua ría de nue6o y se inyecto el 'cido acético glacial al sistema y de igual orma calentamos (asta 2/ #> y comenzamos a medir en el manómetro"
Co)%u-i) 8e puede decir )ue en la pr'ctica siete9 se puede decir )ue el 'cido )ue estaba dentro del sistema paso de estado lí)uido a gaseoso y esto generó un mayor 6olumen dentro del sistema9 esto mismo aecto la presión )ue mediamos en el manómetro" @ambién podemos decir )ue el e)uilibrio de la reacción (omogénea en la ase gaseosa se cumplió esto se demuestra por el 6alor de ?a Por ltimo no ol6idemos mencionar )ue la reacción se desplazó (acia los reacti6os"
M,*) Gu3i(""* O$," O!-*"5,%io)*@erminado las corridas del sistema con puro aire9 6ol6imos a preparar todo para agregar el 'cido al sistema9 al (acer esto a pesar de ya encontrarnos a temperatura ambiente ya (abía una dierencia en el manómetro9 esto debido a la presión eBercida por la adición del 'cido al sistema"
Co)%u-io)*%n la reacción con el 'cido ya dentro del sistema9 al ir calentando la presión del sistema también lo (acía pero de una manera m's particular )ue con el aire9 el aire iba aumentando su presión proporcionalmente con orme aumentaba la temperatura9 pero el en caso del 'cido (ubo un punto en el )ue la presión ya no aumentaba signiicati6amente en comparación con el aire9 esto debido al e)uilibrio )ue se alcanzó en la reacción" La constante de e)uilibrio resultante en todas las corridas ue muy parecida9 siendo este un 6alor demasiado alto9 podemos decir )ue la reacción se desplaza (acia los reacti6os siendo este la dimerización del 'cido acético"
Rui L/* Lui- Ru!()