ECHILIBRUL CHIMIC

Echilibrul chimic

Scopul lucrarii

1. Se aplica principiul lui Le Chatelier pentru a examina influenta concentratiei unei substante participante la reactie asupra echilibrului chimic.

2. Se calculeaza constanta de echilibru a reactiei reversibile dintre clorura de fier si sulfocianura de potasiu care decurge in solutie.

Introducere

Intr-o reactie chimica reversibila la un moment dat, in conditii determinate de temperatura si presiune se stabileste starea de echilibru dinamic, caracterizata printr-o compozitie invariabila in timp.

Starea de echilibru se stabileste cand vitezele cu care se desfasoara cele doua reactii opuse si simultane sunt egale.

Pentru reactia chimica reversibila de forma:

^(3.37)

Viteza reactiei directe este:

(3.38)

Viteza reactiei inverse este:

(3.39)

la echilibru v₁ = v₂, deci (3.40)

rezulta:      (3.41)

unde: k₁ si k₂ reprezinta constanta de viteza pentru reactia molara a reactantului (A_i) si produsului de reactie (A'_i); K_c, constanta de echilibru a reactiei exprimata in unitati de concentratii molare.

Pentru reactiile chimice care decurg in solutii lichide exista urmatoarele relatii de legatura intre valorile constantei de echilibru exprimate prin activitati termodinamice, K, prin numar de moli K_n, prin fractii molare K_x si prin concentratii molare K_c:

K = K_x = K_n∙n^-Dn = (3.42)

S-a notat cu n, numarul total de moli la echilibru, V, volumul total al solutiei, Dn S n'_i - n_i

Relatia (4) defineste legea actiunii maselor (Guldenbeg si Waage), care stabileste interdependenta dintre concentratiile la echilibru ale substantelor participante la reactie, la temperatura si la presiune data (pentru sistemele chimice care contin substante gazoase).

Constanta de echilibru depinde de temperatura, presiune si de concentratia la echilibru a reactantilor si produsilor de reactie.

Conform principiului lui Le Chatelier, principiul deplasarii echilibrului chimic, daca se modifica unul din factorii care influenteaza echilibrul chimic, sistemul se deplaseaza spre o noua pozitie de echilibru, in sensul care se opune modificarii produse.

Aceasta inseamna ca la cresterea concentratiei unui reactant, prin adaugarea lui in sistemul chimic, echilibrul se deplaseaza, in sensul consumarii lui, deci a reactiei directe.

Scaderea concentratiei unui produs de reactie, prin indepartarea lui din sistem deplaseaza echilibrul in sensul formarii lui, deci al reactiei directe.

In aceasta lucrare se studiaza influenta concentratiei asupra echilibrului chimic efectuand urmatoarea reactie, care decurge in solutie:

Aparatura

Pahar Berzelius, eprubete, cilindru gradat, pipete, termometru.

Substante

Solutii de clorura ferica, FeCl₃, sulfocianura de amoniu, NH₄SCN, clorura de amoniu, NH₄Cl solid.

Mod de lucru

Intr-un pahar Berzelius se introduc 39 ml apa distilata masurati cu un cilindru gradat, la care se adauga cate 0,5 ml solutie de FeCl₃ si NH₄SCN masurate cu o pipeta gradata.

Se noteaza temperatura T a solutiei.

Solutia obtinuta se toarna in volume egale (10 ml) in patru eprubete.

Eprubeta 1 se pastreaza ca etalon de comparatie.

In eprubeta 2 se introduc 4-5 picaturi solutie de FeCl₃. Se agita continutul eprubetei si se noteaza observatia referitoare la modificarea intensitatii culorii in comparatie cu eprubeta etalon.

In eprubeta 3 introduc cate 4-5 picaturi solutie NH₄SCN si un varf de spatula NH₄Cl. Se procedeaza la fel ca in primul caz, notandu-se variatia de culoare observata.

In eprubeta 4 se introduc cateva picaturi de solutie de NH₄Cl si se procedeaza la fel.

Rezultate si calcule

Tinand seama de modificarile de culoare se discuta deplasarea echilibrului chimic pentru cele 3 cazuri studiate, pe baza principiului lui Le Chatelier.

Se calculeaza compozitia de echilibru, pe baza bilantului material, cunoscand: concentratiile initiale ale reactantilor si stiind ca la echilibru in cei 40 ml solutie (rezultata prin amestecarea reactantilor cu apa) se formeaza 0,0005 mol Fe(SCN)₃.

Se completeaza schema de bilant material.

Observatii:

Adaugand 5 picaturi de solutie de clorura ferica, FeCl₃ , solutia se inchide la culoare , sensul de deplasare al echilibrului chimic fiind orientat spre dreapta.

Adaugand 5 picaturi de sulfocianura de amoniu, NH₄SCN, si un varf de spatula de clorura de amoniu, NH₄Cl, solutia isi pastreaza culoarea initiala, aflandu-se la echilibru chimic.

Adaugand 5 picaturi de clorura de amoniu, NH₄Cl , solutia se deschide la culoare, sensul de deplasare al echilibrului chimic fiind orientat spre stanga.