EL EQUILIBRIO QU MICO - cac

1 C mo motivar a los estudiantes mediante actividades cient ficas atractivas 1 EL EQUILIBRIO QU MICO Alberto Massa M Carmen Cant JORDI DE SANT JORDI Valencia Introducci n: El EQUILIBRIO qu mico es el estado al que evoluciona de FORMA ESPONT NEA un sistema qu mico, en el que tiene lugar una reacci n qu mica REVERSIBLE. Cuando se alcanza esta situaci n, desde el punto de vista macrosc pico, se observa que las CONCENTRACIONES de las sustancias, tanto reactivos como productos de la reacci n, permanecen CONSTANTES a lo largo del tiempo.

2 Desde el punto de vista microsc pico los procesos siguen teniendo lugar indefinidamente: continuamente los reactivos se transforman en productos y estos a su vez reaccionan para producir los reactivos de partida, pero al hacerlo a igual velocidad, las concentraciones de ambos no var an. As pues se trata de una SITUACI N DIN MICA. El EQUILIBRIO qu mico es un fen meno cuya naturaleza din mica permite su MODIFICACI N con s lo variar algunos factores de los que depende, como temperatura, presi n, volumen o concentraciones de las sustancias que intervienen en la reacci n, lo cual resulta de vital importancia para aumentar el rendimiento de los procesos industriales, por ejemplo.

3 Las modificaciones en el estado de EQUILIBRIO provocan desplazamientos que se pueden predecir en este nivel cualitativamente a partir del principio del qu mico franc s Henri-Louis Le Ch telier (1850-1936), seg n el cual, al perturbar un sistema en EQUILIBRIO ste evoluciona espont neamente hacia un nuevo estado de EQUILIBRIO oponi ndose a la perturbaci n producida. Objetivos: Reforzar el concepto de EQUILIBRIO qu mico como fen meno din mico. Experimentar el efecto del principio de Le Chatelier sobre el EQUILIBRIO . Aprovechar las implicaciones de dicho principio para la redisoluci n pr ctica de precipitados. C mo motivar a los estudiantes mediante actividades cient ficas atractivas 2 Relaci n del tema propuesto con el curr culo del Curso: Est relacionado con el concepto de EQUILIBRIO qu mico de la asignatura QU MICA de 2 de Bachillerato.

4 Dividiremos la pr ctica en tres partes que realizaremos en dos sesiones: PARTE A En esta primera parte se llevar a cabo una experiencia de transferencia de agua entre dos probetas que se puede considerar an loga en muchos aspectos al proceso de consecuci n del EQUILIBRIO en un sistema qu mico. Los vol menes de agua que se leen en las probetas se pueden considerar como las concentraciones de reactivos y productos de un sistema que evoluciona hacia el EQUILIBRIO . La frecuencia de las transferencias se asimila a intervalos regulares de tiempo. El cociente entre las variaciones de volumen y frecuencia representa la velocidad neta de reacci n (o cociente entre variaci n de concentraci n y tiempo).

5 Los vol menes transferidos con las pipetas representan las velocidades directa e inversa de la reacci n. Material y recursos necesarios: Una probeta de 250 mL y otra de 100 mL. Una pipeta graduada de 10 mL y otra de 20 mL. Agua ligeramente coloreada con alg n colorante vegetal, que no resulte t xico, para visualizar mejor el volumen de l quido. Papel milimetrado para representar las gr ficas o bien se pueden representar en una p gina Excel. Precauciones: Para leer correctamente los vol menes de las probetas, los ojos deben situarse en la misma horizontal que el nivel del agua y considerar la parte baja del menisco como indicador. Se ha de procurar que no haya p rdidas de agua en los trasvases. Cada alumno/a debe sujetar su probeta por su base mientras se transfiere el agua con la pipeta para evitar su ca da y posible ruptura.

6 C mo motivar a los estudiantes mediante actividades cient ficas atractivas 3 Procedimiento y toma de datos: 1) Simulaci n de la obtenci n de un EQUILIBRIO qu mico: En este apartado se realizar un proceso de transferencia de agua entre dos probetas, y con cuyos datos se confeccionar n gr ficas semejantes a las que surgen de representar la variaci n de concentraci n de reactivos y productos respecto del tiempo, de velocidad neta de reacci n y de velocidades directa e inversa (vol menes transferidos con las pipetas) en un proceso de EQUILIBRIO qu mico y posterior perturbaci n del mismo: La probeta A, que representa los reactivos , es la de 250 mL, comienza con unos 230 mL aproximadamente de agua que representa la concentraci n inicial de reactivo y usa la pipeta peque a de 10 mL para transferir agua.

7 La probeta B, que representa los productos , es la de 100 mL, comienza con 0 mL de agua representando la concentraci n inicial de los productos y usa la pipeta grande de 20 mL para transferir. 1- Marcar la probeta de 250 mL como A y la de 100 mL como B. 2- Poner aproximadamente 230 mL de agua coloreada (con el fin de realizar mejor las lecturas de volumen) en la probeta A y anotar exactamente el volumen que contiene. 3- Los dos miembros del grupo de trabajo deber n transferir agua simult neamente de una probeta a la otra para lo cual deben introducir las pipetas en sus respectivas probetas hasta el fondo y dejar que se llenen por el principio de vasos comunicantes, luego tapar el orificio superior con el dedo ndice y vaciar, retir ndolo, en la probeta del otro compa ero/a durante unos diez segundos.

8 Esta operaci n se debe realizar con cuidado de no perder agua en la transferencia porque interferir en los resultados finales. 4- Despu s de cada operaci n anterior se debe leer cuidadosamente y anotar en una tabla como la siguiente, los vol menes que se transfieren con cada pipeta y el volumen resultante de cada probeta. Como cuestiones previas, deben aventurar si una vez alcanzado el EQUILIBRIO : a) creen que necesariamente habr pasado toda el agua de una probeta a la otra o podr quedar agua en ambas probetas b) creen que al final habr necesariamente el mismo volumen de agua en ambas probetas:.. C mo motivar a los estudiantes mediante actividades cient ficas atractivas 4 Tabla 1 Frecuencia Volumen (ml) que va adquiriendo la Probeta A (grande) Volumen (ml) que va adquiriendo la Probeta B (peque a)

9 Volumen transferido con la pipeta peque a A B Volumen transferido con la pipeta grande B A inicialmente 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 C mo motivar a los estudiantes mediante actividades cient ficas atractivas 5 El punto de la transferencia en que se llega al EQUILIBRIO entre ambas probetas, es aqu l en que si se continua la transferencia algunas medidas m s, se observar que el volumen de ambas probetas permanece invariable. Esta situaci n se asimila a la consecuci n del estado de EQUILIBRIO qu mico.

10 2) Simulaci n de la perturbaci n del EQUILIBRIO : 1-Una vez obtenido el estado an logo al EQUILIBRIO de la experiencia anterior, se agregar 25 mL de agua a la probeta A, representando una perturbaci n del estado de EQUILIBRIO (como la producida al variar la concentraci n de reactivo en EQUILIBRIO ) 2- A continuaci n se repite la experiencia anterior hasta volver a un nuevo estado de EQUILIBRIO y recogiendo los datos siguientes en una nueva tabla 2: Frecuencia Volumen (ml) Probeta A Volumen (ml) Probeta B o 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Cuestiones parte A: Una vez realizada tu pr ctica, compara tus respuestas a las cuestiones previas con los resultados obtenidos y extrae conclusiones, siempre asimilando los vol menes de las probetas A y B a las concentraciones de un sistema qu mico.