Verificación del equilibrio químico en una reacción

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El equilibrio químico es un estado en el que la velocidad de la reacción hacia adelante es igual a la velocidad de la reacción hacia atrás. En otras palabras, no hay un cambio neto en las concentraciones de reactivos y productos. Este tipo de equilibrio también se denomina equilibrio dinámico.

El estado de equilibrio químico describe las concentraciones de reactivos y productos en una reacción que tiene lugar en un sistema cerrado, que ya no cambian con el tiempo. En otras palabras, la velocidad de la reacción directa es igual a la velocidad de la reacción inversa, de manera que las concentraciones de reactivos y productos permanecen bastante estables, en una reacción química. El equilibrio se indica en una ecuación química con el símbolo ⇌.

La constante de equilibrio, K, expresa la relación entre los productos y los reactivos de una reacción en equilibrio con respecto a una unidad específica.

Materiales

• 2 vasos de precipitados de 200 mL
• 1 probeta graduada de 100 mL
• 1 pipeta graduada de 10 mL
• 1 Erlenmeyer de 50 mL
• 4 tubos de ensayo
• Propipeta o pipeteador
• Goteros o pipetas Pasteur

Reactivos

• Cloruro de estaño II
• Cloruro de hierro III
• Ácido clorhídrico sol. 1:3 y sol. 37 %
• Hidróxido de sodio sol. 1 M
• Hidróxido de amonio sol. 25 %
• Tiocianato de potasio
• Ferricianuro de potasio
• Sulfuro de hierro

Procedimiento

El experimento debe verificar la presencia en una solución de todas las especies químicas que intervienen en la reacción de equilibrio:

En dos vasos de precipitados de 200 mL, colocar 50 mL de agua destilada y 2-3 mL de ácido clorhídrico sol. 1:3; en uno de los dos vasos disolver una punta de espátula de cloruro de estaño II (SnCl2), en el otro disolver otro tanto de cloruro de hierro III (FeCl₃); luego verter el contenido de un vaso en el otro, agitando la solución resultante.

Por último, toma cuatro tubos de ensayo y vierte en cada uno 5 o 10 ml de la solución, procediendo al análisis cualitativo:

Primera parte: estudio del ion Sn²⁺:

Se toma uno de los tubos de ensayo y se añaden a la solución unas gotas de hidróxido de sodio sol. 1 M. Observar la formación de un precipitado gelatinoso blanco de hidróxido de estaño II (Sn(OH)₂ ), según la reacción:

Al añadir unas gotas de hidróxido de amonio sol. 25 % se observa que el precipitado no se disuelve.

Segunda parte: investigación del ion Sn⁴⁺:

Prepara un poco de sulfuro de hidrógeno (H₂S): coloca en un Erlenmeyer 2 trozos de sulfuro de hierro (FeS), añade 10 o 20 mL de agua destilada y 20 o 30 mL de sol de ácido clorhídrico. 37 %; cerrar el matraz con un tapón provisto de un tubo de desprendimiento y hacer burbujear el gas así producido en el segundo tubo de ensayo. En pocos segundos se observa la formación de un precipitado amarillo claro de sulfuro de estaño (SnS₂), según la reacción:

Nota: Como el medio es ácido por el HCl, puede no formarse un precipitado marrón de sulfuro de estaño (SnS₂); si esto sucede, añadir unas gotas más de ácido clorhídrico sol. 1:3.

Tercera parte: búsqueda del ion Fe²⁺:

Tomar el tercer tubo de ensayo que contiene la solución examinada y añadirle una punta de espátula de ferricianuro de potasio (K₃Fe(CN)₆) ; agitar y observar en poco tiempo la formación de un precipitado azulado de ferricianuro de hierro II (Fe₃[Fe(CN)₆]₂ , llamado azul de Turnbull ), según la reacción:

Añadiendo unas gotas de ácido clorhídrico sol. 1:3 se observa que el precipitado no es soluble.

Cuarta parte: búsqueda del ion Fe³⁺:

Toma el último tubo y añade una punta de espátula de tiocianato de potasio (KCNS) a la solución; agita y observa la formación de un precipitado rojo sangre de tiocianato de hierro III (Fe(CNS)₃), según la reacción:

La presencia simultánea de los iones buscados demuestra que la reacción se encuentra en equilibrio.

Después del experimento

Tabular los resultados cualitativos. Investigar cuales otras reacciones pueden investigarse con esta metodología y que reacciones se emplearían para determinar la presencia de cada especie.

Para más información Laboratory 7:  Chemical Equilibrium

Recomendaciones de seguridad

En todo momento se deben utilizar los elementos de seguridad básicos en el laboratorio de química (bata de laboratorio, guantes, gafas de seguridad y demás que sean exigidos por las normas internas, locales o nacionales. Los residuos generados por la práctica deben ser dispuestos de manera adecuada según las normas de laboratorio y las normas locales y nacionales respectivas.

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