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INTRODUCCIÓN.
En esta práctica se pretende determinar la constante de equilibrio en la reacción del ácido acético y etanol para formar acetato de etilo usando como catalizador el HCl, conociendo las concentraciones iniciales y por medio de una titulación con NaOH determinar las concentraciones en el equilibrio. Así como como calcular la energía libre de Gibbs en el equilibrio y saber la espontaneidad de la reacción. MARCO TEÓRICO.
- Cinética y equilibrio químico En un inicio de la reacción la velocidad en la producción de productos va disminuyendo mientras que la velocidad de producción aumenta, cuando ambas velocidades se igualan se obtiene el equilibrio químico. Un equilibrio químico es dinámico.
Es importante diferenciar entre el equilibrio en términos de velocidad, en el que ambas velocidades son iguales, del equilibrio en términos de concentraciones, donde éstas pueden ser, y normalmente son distintas. (Alfredo Guitierrez, 2016)
Cuando una reacción química llega al equilibrio las concentraciones son iguales independientemente de la cantidad dada en un principio, por lo cual se puede establecer una igualdad de las velocidad y concentraciones:
Kd [A] a^ [B] b=K (^) i [C] c^ [D]d
Donde Kd y Ki son las constantes de velocidad específica para ambas reacciones Al pasar las constantes de un lado y las concentraciones de otros queda:
Y como la temperatura que se realizó la reacción es constante entonces se obtiene la constante de equilibrio de una reacción química:
- Termodinámica y la constante de equilibrio
Ilustración 1 Velocidades de formación y descomposición del HI.
Todas las reacciones químicas siempre tienden una tendencia espontanea al equilibrio que es mediada por la energía libre (∆G), el equilibrio químico se da cuando ∆G=0 en donde no se obtiene ni se necesita energía para que se lleve a cabo.(“Equilibrio Quimico,” n.d.)
Independientemente del punto de partida, el cociente de reacción en el equilibrio tiene a cada temperatura un valor constante al que se llama constante de equilibrio (K). La relación de la constante de equilibrio con la energía libre normal viene dada por la expresión:
∆G= 0 = ∆G°+ RTlnQequilibrio =^ ∆G°+ RTlnK^ ∆G°= –RTlnK^ K= e^ –(∆G°/RT)
En donde la relación de a constante de equilibrio con la energía libre es:
- Proceso espontáneo hacia la formación de productos ∆G<0 Q<K
- Equilibrio químico entre reactivos y productos ∆G=0 Q=Kc
- Proceso espontáneo hacia la formación de reactivos ∆G>0 Q>K
OBJETIVO
Determinar la constante de equilibrio de una reacción química y relacionarla con la energía libre de Gibbs para determinar la espontaneidad de la reacción dependiendo de la concentración.
Objetivos específicos.
- Preparar soluciones para llevar acabo las reacciones químicas.
- Titular las reacciones químicas para conocer las concentraciones de productos y reactivos en cada reacción química.
- Determinar la constante de equilibrio químico y conocer la direccionalidad de la reacción.
- Calcular la energía libre de Gibbs por medio de la constante de equilibrio
- Conocer la espontaneidad de la reacción al analizar la energía libre de Gibbs.
Calificación: Firma:
Tabla SEQ Tabla * ARABIC 3. Moles iniciales.
Tubo HCl moles Moles de ácido acético
Moles de etanol Moles de acetato de etilo A 0.03 0.0524 0.0342 0 B 0.03 0.035 0.0514 0 C 0.03 0 0 0. D 0.018 0 0 0
Tabla SEQ Tabla * ARABIC 4 Moles en el equilibrio
Tubo Moles de ácido acético
Moles de etanol Moles de acetato de etilo A 0.035505^ 0.017305^ 0. B 0.023715 0.040115 0. C 0.043005^ 0.043005^ 0.
Tubo A Keq= La direccionalidad de la reacción es a productos
Tubo B Keq= La direccionalidad de la reacción es a productos
Tubo C Keq= La direccionalidad de la reacción es a productos
Determinación de energía libre de Gibbs.
Suponiendo que nuestra reacción esta en el equilibrio entonces la energía libre de Gibbs es
0 = ∆G°+ RTlnQ equilibrio Entonces: ∆G°=-RTLnQequilibrio
Tubo A
Tubo B
Tubo C
Tabla SEQ Tabla * ARABIC 5 Entalpias de formación en estado estándar
Compuestos gi ° / (J/mol) Etanol -
Calificación: Firma:
Ac. Acético - Ac. Etilo - Agua - ∆G° -
Tubo A
Kc (^) ∆G Inicio 0 7181. Cambio 0. 9
Equilibri o
27.498 0
Tabla SEQ Tabla * ARABIC 6 Relación de ∆G y Kc en el tubo A
Tubo B
Tabla SEQ Tabla * ARABIC 7 Relación de ∆G y Kc en el tubo B
Kc ∆G Inicio 0 12958. Cambio 0.01689 4011. Equilibrio 11.862 0
Tubo C
Tabla SEQ Tabla * ARABIC 8 Relación de ∆G y Kc en el tubo C
Kc ∆G Inicio 0 38554 Cambio 0.0043 13719.
