PRACTICA 3: REACCIONES REVERSIBLES. ASPECTOS PRACTICOS DEL EQUILIBRIO QUIMICO.
RESUMEN
En esta experiencia, se procedió a
experimentar en el laboratorio con el fin de comprobar empíricamente la
veracidad del principio de Le Châtelier. Para ello se procedió a crear una
disolución que se encontrase en equilibrio, siempre que hablemos de equilibrio
nos referiremos a un equilibrio dinámico. Esta disolución era una disolución
coloreada de cloruro férrico y de tiocianato de potasio. Entre otras cosas
utilizamos esta disolución debido al fuerte color que adquiere. De hecho esta
disolución se rebaja en agua, se diluye en agua, para poder observar mejor el
color resultante, que resulta ser un marrón no demasiado oscuro.
Para continuar con la experiencia y
comprobar el principio de Le Châtelier, vertemos en cuatro tubos de ensayo la
misma cantidad de disolución. Una vez tenemos cuatro tubos iguales, se procede
a modificar las disoluciones para ver en qué sentido se desplaza su equilibrio,
comprobando así el principio de Le Châtelier Sobre el primer tubo se añade más
cloruro férrico, sobre el segundo tiocianato de potasio, sobre el tercero se añade sosa, o lo que es
lo mismo hidróxido de sodio, el cuarto tubo se deja como referencia. Hecho esto
podemos comprobar hacia donde evoluciona la disolución y comprobar así si se
cumple lo predicho mediante el principio de Le Châtelier.
PROCESO
EXPERIMENTAL.
Para realizar esta experiencia es
necesaria la utilización de cloruro férrico 0,1 M, de tiocianato de potasio 0,1
M, hidróxido de sodio 2 M, y agua,
preferiblemente destilada, pero no existe inconveniente en la utilización de
“agua del grifo”. También tendremos que tener a nuestra disposición un vaso de
precipitados de 250 mL, preferiblemente otro de 100 mL con el que añadir el
agua posteriormente; una gradilla con al menos 4 tubos de ensayo, al menos una
pipeta de 5 o 10 mL, una varilla de vidrio, y un cuentagotas, aunque éste no es
estrictamente necesario.
Una vez tenemos todo este material a
nuestra disposición, y por supuesto bien limpio y seco, podemos comenzar
nuestra experimentación. Lo primero que tenemos que hacer, es añadir al vaso de
precipitados de 250 mL 1mL de la disolución 0,1 M de cloruro férrico con una
pipeta, lavarla bien, y posteriormente adicionar otro mL de tiocianato de
potasio 0,1 M. En el momento en que hemos vertido ambas sustancias deberíamos
observar que tenemos una pequeña cantidad acuosa de un color muy oscuro. Para
tener más cantidad y de un color menos intenso para observar mejor los cambios
de tonalidad se le añade 50 mL de agua. En este momento deberíamos contemplar
una disolución acuosa con una tonalidad amarillenta o incluso de tonalidades
marrones. Con una pipeta bien limpia introducimos 5 mL de esta disolución en
cada tubo de ensayo, obteniendo la misma cantidad de disolución en cada tubo.
Ahora en el primer tubo añadimos con el cuentagotas 20 gotas de cloruro férrico,
que equivale más o menos a un mL, y la disolución debería adquirir una
tonalidad más oscura. En el segundo tubo añadimos unas 20 gotas o un mL de
tiocianato de potasio, con lo que la disolución debería volverse también algo
más oscura. En el tercer tubo se añade con el cuentagotas hidróxido de sodio
hasta que se observa una especie de solido marrón flotando en la disolución,
que en ese momento debería ser de un color amarillento pálido. El cuarto tubo
se deja como esta, es decir no se le añade nada, dado que nos servirá de
referencia para comprobar el color de las disoluciones y observar como este ha
variado en las distintas disoluciones.
Con esto nuestro experimento se daría
por concluido, lo único que quedaría por realizar es limpiar cuidadosamente
todo el material.
PREDICCIONES
SEGÚN EL PRICIPIO DE LE CHÂTELIER.
Para realizar las conclusiones de este
experimento es necesario que conozcamos la reacción que se lleva a cabo en el
vaso de precipitados para que la disolución adquiera este color marrón.
Esta es la reacción que tiene lugar:
Fe3+(ac)
+ 6 SCN-(ac) [Fe(SCN)6]3-(ac)
El primer principio de Le Châtelier no
deja de ser una aplicación de la ley universal de acción-reacción de la física.
Este principio nos dice que un equilibrio si se ve alterado por agentes
externos, o internos, tiende a evolucionar de forma que favorezca la
instauración de un nuevo equilibrio. Por ejemplo, si a una disolución acuosa en
equilibrio, con su expresión de la
constante de equilibrio Kc, se le añade reactivos, o se le retira productos, el
sistema, la disolución, tiende a evolucionar consumiendo esos reactivos
sobrantes o creando el producto retirado; también puede suceder a la inversa,
que se retiren reactivo y se añadan productos, entonces el sistema evolucionara
justo al revés. Pero un sistema también se puede ver alterado por el cambio de
presión, el cambio de temperatura o por la adición de un elemento distinto a la
reacción.
En lo que afecta a nuestro experimento
solo nos preocuparemos de la adición de reactivos y de un elemento diferente a
la disolución.
En el primer tubo de ensayo, en el que
se añade cloruro férrico, el principio de Le Châtelier nos permite vaticinar
que el equilibrio se desplazara hacia la derecha, hacia la creación de
productos, puesto que hemos añadido un reactivo. Esto se explica dado que al
añadir un reactivo, la concentración de este aumenta, y por tanto el cociente
de reacción disminuye, provocando que sea menor que la constante de equilibrio
y para remediarlo el sistema evoluciona creando productos, que aumentan su
concentración, aumentando el cociente de reacción, y así adquiriendo el valor
de la Kc.
En el segundo tubo, se añade
tiocianato de potasio, por lo que se añade un reactivo. En este caso nos
encontramos en la misma situación que en el caso anterior.
En el tercer tubo se añade NaOH. En
este caso lo que sucede es que el NaOH se disocia completamente en el agua, lo
que provoca que los iones hidroxilo, OH-, interactúen con los iones
libres de Fe3+, creándose Fe(OH)3, el cual precipita,
esto provoca que disminuya la concentración de uno de los reactivos que es el
hierro, por lo que sería igual al caso en el que se retira reactivo. En este
caso el sistema evoluciona hacia la derecha, hacia la formación de reactivos.
CONCLUSIONES
DEL EXPERIMENTO.
Una vez conocida la reacción que tiene
lugar, debemos saber que el ion [Fe(SCN)6]3- es
de un color marrón o de tonos rojizos, que es el que le proporciona el color
marrón a la disolución. Por esto, la intensidad del color marrón en los
distintos casos nos permitirá observar la concentración de este ion, y por
tanto conocer hacia donde se ha desplazado el equilibrio comparando el tono con
la muestra de prueba que se mantiene del color de la disolución creada en el
vaso de precipitados.
Ahora procederemos a analizar si lo
ocurrido en cada uno de los tubos de ensayo coincide con las predicciones
obtenidas mediante el principio de Le Châtelier.
En el primer tubo, en el que añadimos
en torno a un mL de cloruro férrico, se puede observar como la disolución
adquiere una tonalidad mas oscura que en el tubo de referencia, esto nos indica
que en esa disolución encontramos una mayor cantidad de iones [Fe(SCN)6]3-,
lo que podemos considerar como una evidencia de que el equilibrio se ha
desplazado hacia la derecha, hacia la formación de productos. Por lo tanto
nuestra primera predicción era cierta.
En el segundo tubo, en el que añadimos
1 mL de tiocianato de potasio podemos hacer una análisis similar al anterior
puesto que su tonalidad también es más oscura. Por tanto para este caso nuestra
predicción también era cierta.
En el tercer tubo, en el que añadimos
NaOH, podemos observar una especie de partículas marrones o rojizas flotando en
la disolución, y también que la disolución tiene un tono amarillo muy pálido,
casi transparente, más claro que el color del tubo de referencia. Esta claridad
de la disolución significa que hay una escasa concentración de iones [Fe(SCN)6]3-
, lo que nos indica que el equilibrio esta desplazado hacia la izquierda,
hacia la formación de reactivos; y las partículas que observamos flotando en la
disolución es la precipitación del Fe(OH)3. Por lo que todo ello nos
permite concluir que nuestra tercera conclusión era cierta.
Por tanto, con este experimento hemos
demostrado que se cumple el primer principio de Le Châtelier, puesta que lo que
el principio nos indicaba sobre el papel se ha cumplido en la realidad.
