PRÁCTICA 7 Determinación de magnitudes termodinámicas del KNO3 a partir de su solubilidad en agua a varias temperaturas.

Equipo 3: Cauich Suárez Loremy Yehudí. Chan Díaz Isaac Alberto. Qué López Fernando. Ravell Sánchez Ariday Esther. Zapata Santos Elisa del Rosario.

OBJETIVOS: Estudiar un equilibrio químico: solubilidad de una sal. Comprobar experimentalmente la relación solubilidad- constante de equilibrio-temperatura. Calcular la entalpía de la solubilidad del KNO3 a partir de la pendiente de la ecuación que relaciona la constante de equilibrio con la temperatura (ecuación de Van’t Hoff). Determinar la energía libre y la entropía.

Equilibrio químico El equilibrio químico es un estado de un sistema reaccionante en el que no se observan cambios a medida que transcurre el tiempo, a pesar de que siguen reaccionando entre sí las sustancias presentes. Una reacción en equilibrio es un proceso dinámico en el que continuamente los reactivos se están convirtiendo en productos y los productos se convierten en reactivos; cuando lo hacen a la misma velocidad nos da la sensación de que la reacción se ha paralizado.

El equilibrio químico se establece cuando existen dos reacciones opuestas que tienen lugar simultáneamente a la misma velocidad.

Solubilidad La solubilidad de un soluto en un disolvente es la concentración, que tiene el soluto dentro del disolvente cuando la disolución está saturada, medida a una temperatura determinada. Es, por tanto, la concentración máxima que se puede disolver a esa temperatura.

Ecuación de Van´t Hoff Los cambios en la K dependen del signo de la entalpía de reacción. Si la entalpía es positiva, la K se incrementa conforme la temperatura incrementa y se reduce conforme la temperatura se reduce. Si la entalpía es negativa, la K se reduce conforme la temperatura incrementa y viceversa.

Energía libre Es una medida de la energía disponible para realizar un trabajo dentro de un sistema. La capacidad de un sistema para realizar un trabajo disminuye a medida que se aproxima al equilibrio. En el equilibrio no hay energía libre para realizar un trabajo.

Entropía Es una medida de cantidad de energía que ya no es posible convertir en trabajo. S=Q/T

El KNO₃ es un electrolito fuerte, de forma que procede la reacción: KNO₃(s)+ H₂O K⁺(aq)+NO₃⁻(aq) Se considera en equilibrio cuando el solido está en contacto con la disolución saturada, lo que se produce cuando comienza el proceso de cristalización. Considerando que la sal y el agua pura son iguales a 1 al igual que los coeficientes de actividad de los iones esta dada por: Kps= [K⁺][NO₃⁻]= (S)(S)=S² Kps es constante de solubilidad y S solubilidad de la sal expresada en moles de soluto disuelto por litro de solución.

Procedimiento: Pesar en un tubo de ensayo 10.0 g de KNO3 Instalar sistema de la figura 1 Añadir desde la bureta 7.0 mL de agua al tubo de ensayo Colocar en el interior del tubo un agitador magnético Cerrar el tubo con el tapón horadado (con el termómetro en el interior) α

Calentar mezcla en baño María α Agitar constantemente Esperar disolución completa Sacar el tubo del baño Dejar enfriar el tubo agitando continuamente β

Anotar temperatura a la que aparecen los primeros cristales β Medir volumen del disolvente a la temperatura ambiente: Llenar tubo de ensayo con agua hasta igualar el nivel del anterior tubo de ensayo Confirmar temperatura de aparición de los primeros cristales: Volver a calentar el tubo hasta una nueva disolución γ

Dejar enfriar agitando constantemente γ Añadir 3.0 mL de agua destilada Calentar hasta disolución del sólido R1 Volver a determinar el volumen de la disolución y la temperatura de equilibrio Repetir el procedimiento 5 0 6 veces añadiendo 3.0 mL cada vez hasta alcanzar temp. Ambiente.

Figura 1. Sistema experimental para determinar las magnitudes termodinámicas del KNO3 a partir de su solubilidad en agua.

Manejo de Desechos: R1 KNO3 + Agua: Depositar en grupo 6 (disoluciones de metales y sales inorgánicas).

REFERENCIAS: 1-consultado el lunes 14 de octubre del 2013 en: www.mcgraw-hill.es/bcv/guide/capitulo/844816962X.pdf‎ 2-consultado el lunes 14 de octubre del 2013 en: webs.uvigo.es/eqf_web/eqf_docs/EQF_Practica4.pdf‎ 3- Ball W.David; Fisicoquímica Ciencias e Ingenierías; Ed. 1° ; editorial: Cengage Learning Editores,2004. pág. 133 4- Cuamatzi Tapia Oscar; Bioquímica de los procesos metabólicos; editorial: Reverte, 2004. pág.8 5- Colín Scherer Leopoldo ; El concepto de entropía; editorial: UNAM, 1989; pág.6