Practica 8 Term o

Instituto Politécnico Nacional Escuela Superior de Ingeniería Química e Industrias Extractivas Laboratorio de Termodinámica del Equilibrio Químico

Practica No. 8 Equilibrio químico heterogéneo sólido gas “Análisis de la constante de reacción a través de diferentes condiciones e!erimentales" Profesor# •

$r. %orge Alberto &alavi' P.

(ntegrantes# • • • • •

)asta*eda +alas ,ontserrat -. )háve' ,orales Eric4 6uentes 7livier hair Antonio ,oreno :ernánde' %orge Alberto Pi*on Es!ino'a )arlos $aniel

/011/283 /011//5/ /0310/99 /031/;23 /011/9/8

&ru!o# (<3 Equi!o#0

 

/3=$iciembr  e = /0;

!"ETI#$ $eterminar la constante de equilibrio !ara una reacción heterogénea a !artir de la actividad química de cada uno de los com!onentes de la reacción.

INT%&'((I)N$ $e forma general > en contraste con el equilibrio homogéneo? el equilibrio químico heterogéneo es aquel en el cual los reactivos > !roductos se !resentan en más de una fase. +e llaman equilibrios químico heterogéneos a los estados de equilibrio de las reacciones? cu>os !artici!antes se encuentran en varias fases. Pueden servir  de e@em!los de equilibrios heterogéneos las siguientes reacciones#

$os fases sólidas > una gaseosaB

Cna fase sólida > una fase gaseosaB

Cna fase líquida > una gaseosaB Da condición de equilibrio químico conserva su valor !ara cada una de las reacciones anteriores. Partiendo del equilibrio heterogéneo? hallaremos la e!resión de la let de acción de masas !ara estos equilibrios. +u!ongamos que los com!onentes Ai de la me'cla gaseosa? cu>as !resiones !arciales son Pi > los com!onentes 4 de las soluciones una o varias líquidas o sólidasB cu>as !artes molares son F4 > las actividades a 4 intervienen en la reacción. v 1 A 1 + v 2  A 2 + … + p 1 B 1 + p 2 B 2+ …= v 1 A 1  + v 2 A 2  + … + p 1  B 1  +  p 2 B 2  + …

Gecordar que el coeficiente de actividad es un nHmero que e!resa el factor  de actividad química de una sustancia en su concentración molar . +e designa normalmente con la letra griega gammaB.

)on la definción de la función actividad >a estamos en condiciones de obtener  una relación matemática entre I& de una reacción >a la constante de equilibrio > !or lo tanto eliminar las restricciones sobre otras relaciones. +u!ongamos una reacción química como la siguiente#

 Aa ABJ baBK c)a)BJ d$a$B

a

+egHn la fórmula será# I&K L Adn AJ LdnJ L)dn)J L$dn$  A!licando el !rocedimiento de equilibrio de una reacción química tenemos# I&K )L)Jdn$MaL AMbdn +ustitu>endo los !otenciales químicos resulta. � � I&K )µ� JGlnaAB O bµ� JGln AbB )JG lnacB J dµ $JGln AdB O Aµ  A

ue se !uede escribir como c

ac a D

� � I&K )µ� Mbµ� BJG ln )J dµ $MAµ  A

a

d

a A +a B ¿

b

B

Da e!resión entre !aréntesis es igual a la energía libre de gibbs de formación? así que la !odemos e!resar de la forma siguiente. c

ac a D

∆ G= ∆ G

O

+¿

 G ln

a

d

a A +a B ¿

b

B

Esta ecuación e!resa una relación general que !ermite calcular la función de ∆ G  > las actividades

∆G

en

O

+u!oniendo que se establece el equilibrio a !resión > tem!eraturas constantes? será K/? entonces

∆G

c

d

a

+a B ¿

ac a D =−¿

 RT 

aA

b

B

$e la ecuación de estado de referencia de los com!onentes de las disoluciones se des!rende que ∆ G  es función de la tem!eratura > de la !resión? !ero !ermanece constante si se fi@an la !resión > tem!eratura? !odemos decir que# O

∆G  RT 

=−¿

ln  Ka

$onde Qa es la constante de equilibrio e!resada mediante las actividades. Entonces#

c

ac a D

QaK

a

d

a A +a B ¿

b

B

Das !resiones !arciales o coeficientes de actividad de sólidos > líquidos no a!arecen en la constante de equilibrio referida. Además? cunado en una reacción además de gases intervienen sustancias sólidas o líquidas? la concentración de las Hltimas es un valor constante que se inclu>e en la constante de equilibrio. •

•

Para nuestro caso de estudio? el Al4aM+elt'er contiene Na:)7 1 > ácido cítrico > cuando se coloca una tableta de éste con agua? reaccionan !ara formar )7. +iguiendo el fundamento teórico? tenemos que la constante de equilibrio será determinada Hnicamente !o el )7  !roducido? debido a que el coeficiente de actividad del sólido? que es el Al4aM+elt'er es 0 > el coeficiente de actividad !ara el : 7 es 0.

Para nuestro caso? la reacción de efervescencia del Al4aM+elt'er  corres!onde de la siguiente manera.

Esto es? la !resión e@ercida !or el )7 será igual a la constante de equilibrio. QaKP)7

*IP)TESIS$ •

En esta !ráctica se desarrollaran varias hi!ótesis? debido a que será com!arado el e!erimento No. 0 !astilla Al4aM+elt'er com!letaB con los demás con a>uda de la e!erimentaciónB Rué es lo que sucederáS

E!erimento No. M Efecto de área de reacción. El valor de la constante Q disminuirá al moler la !astilla de Al4aM+elt'er. •

E!erimento No. 1M Efecto de tem!eratura.  Agua caliente.M El valor de la constante Q aumentará.  Agua fría.M El valor de la constante Q disminuirá. E!erimento No. 3M Efecto de ti!o de solvente.  Al ser agregado el acido acético el valor de la constante Q disminuirá. E!erimento No. ;M Efecto de concentración del solvente. )on ma>or concentración de acido acético? la constante Q disminuirá. )on menor concentración de acido acético? la constante Q aumentará.  en nuestro caso una concentración 0#0B de agua > acido acético la constante 4 aumentará. E!erimento No. 9M Efecto de cantidad de soluto. ,edia !astilla molida > media sin moler.M El valor de la constante Q disminuirá.

+eneralidades del ,l-a.Selt/er   Al4aM+elt'erT $escri!ción abletas  Antiácido? anti dis!é!tico? analgésico )om!onentes  Ucido Acetilsalicílico /?13g ? icarbonato de sodio 0?259g? Ucido )ítrico 0?///g Csos  Antiácido? coad>uvante en el tratamiento de los trastornos dis!é!ticos agudos? analgésico. Em!leo > dosis  Adultos 0 o  tabletas en agua. No deben tomarse más de 8 tabletas en 3 horas. Ni*os# la mitad de la dosis de los adultos. )ontraindicaciones Vlcera !é!tica. Ni*os menores de 0 a*os con varicela o gri!e no deben usar esta medicina sin antes haber consultado con el médico. eneficios  Antiácido? coad>uvante en el tratamiento de los transtornos dis!éticos agudos? analgésico. Presentaciones )a@a 0 tabs efervescentes )a@a  9/ tabs efervescentes. Gegistro +anitario .No. $&+ 08.051 M0M/3

&esarrollo Experimental +e determinará el equilibrio de una reacción heterogéneaW se requiere instalar  un sistema como se muestra en la siguiente figura? des!ués se !rocede? segun la siguiente secuencia.

Procedimiento E!erimental. 1.-Colocar dentro del sistema mostrado, media tableta de Alka-Seltzer sellar y checar que en el sistema de vacío no represente fuas. !osteriormente inyectar 1"ml de aua destilada y esperar a que el Alka-Seltzer

#.- $ealizar el mismo e%perimento del punto 1 pero ahora con la tableta de Alka-Seltzer molida &efecto de 'rea de contacto(

).- $ealizar el mismo e%perimento pero con 'cido ac*tico+ efecto del tipo de disolvente

.- $ealizar el mismo e%perimento pero ahora con aua caliente y otro con aua fría &efecto de la temperatura

.- $ealizar el mismo e%perimento pero con diferentes concentraciones de 'cido ac*tico &efecto de la

7.- $ealizar lo mismo que en el punto 1 pero con un cuarto de la tableta, molida y sin moler &efecto de la

6.- Si es posible realizar diferentes e%perimentos para poder veri0car el efecto que tiene la constante con

4.- 5a diferencia de las alturas del manmetro ser' la presin e3ercida por el di%ido de carbono, y *ste ser'

2.- Con los datos arro3ados, llenar la tabla con el formato siuiente. Sistema

Ka

1".- Con los datos obtenidos, calcular la enería libre de /ibbs para cada sistema.

11.- /ra0car los sistemas en funcin de a