1r ciclo Equilibrio Químico (Laboratorio)

[The Higgs Particle]

Teníamos en un tubo de ensayo establecido el equilibrio:

$2CrO_4^{2-} (ac.) + 2 H^+ (ac.) \leftrightarrow Cr_2O_7^{2-} (ac.) + H_2O (l)$

A continuación, añadíamos unos mL de $NaOH$ y podíamos observar que se volvía de color amarillo (procedente del $CrO_4^{2-}$); es decir, que el equilibrio se había desplazado hacia los reactivos. Cuando nos preguntaron que por qué, puse que el $OH^-$ procedente del ${NaOH}$ reaccionó con el ${H^+}$ reduciendo la concentración de protones y, por lo tanto, desplazando el equilibrio, como se vio.

El profesor me subrayó una parte "${NaOH}$ reaccionó con el ${H^+}$" y me puso al lado $"H_2O"$. ¿Se refiere a que esto es posible porque, únicamente en presencia de agua, es como puede el hidróxido de sodio disociarse para que el hidroxilo reacciones con los protones o, más bien - a esto me inclino yo -, que $H^+ + OH^- \to H_2O$; es decir, se forma agua (el equilibrio se desplazaría entonces a reactivos por doble motivo: disminución en la concentración de un reacitvo, $H^+$, y el aumento de la de un producto, $H_2O$)?

[alexpglez]

Re: Equilibrio Químico (Laboratorio)

No sé muy bien a que te refieres, pero naturalmente, disuelto, no hay $H^+$ si no $H_3O^+$. Yo diría que al añadir $OH^-$ el equilibrio $H_2O +H_2O \Rightarrow H_3O^+ + OH^-$ se desplaza a la izquierda habiendo más aguas, y por tanto el equilibrio anterior de la primera reacción que indicas se desplaza hacia la izquierda.

A espera, lo siento ahora vi que tienes protones a la izquierda en tu reacción.. entonces no te sabría decir, porque entonces modificaría todo, el agua, la concentración de OH- y la de H_3O+, el añadir NaOH. Entonces si, pareciese ser el doble motivo que mencionas.

PD: yo me acostumbro más a pensar en H_3O+ ya que como dije H+ es un protón, y los protones nunca se dan.

[The Higgs Particle]

Re: Equilibrio Químico (Laboratorio)

No sé muy bien a que te refieres, pero naturalmente, disuelto, no hay $H^+$ si no $H_3O^+$

Que yo sepa, sí que es $H^+$, no $H_3O^+$, puesto que la mezcla es cromato de potasio + ácido clorhídrico (el $H^+$ que he puesto es del $HCl$)

[alexpglez]

Re: Equilibrio Químico (Laboratorio)

Aun así. Yo creo que ahí en química se usa tal regla nemotécnica (que yo la uso en mis clases de química), pero que en realidad HCl + H_2O -> Cl- + H_3O+. Igual que ocurre por el método del ion electrón, lo que tienes son H_3O+ (en medios líquidos) solo que nemotécnicamente se usa H+.

[The Higgs Particle]

Re: Equilibrio Químico (Laboratorio)

Aun así. Yo creo que ahí en química se usa tal regla nemotécnica (que yo la uso en mis clases de química), pero que en realidad HCl + H_2O -> Cl- + H_3O+. Igual que ocurre por el método del ion electrón, lo que tienes son H_3O+ (en medios líquidos) solo que nemotécnicamente se usa H+.

La verdad es que no sé muy bien qué decirte, puesto que en las reacciones de hidratación (se añade un $H_2O$ entero) y se libera un $H^+$ (dejando, por lo tanto, un $OH$ unido a la molécula hidratada). Tiene sentido lo que pones, aunque después de que hoy en Orgánica me dijeran que para entender una reacción había que suponer que un cierto compuesto reaccionaba con el catión $Cl^+$, ya no me sorprende nada


En cualquier caso, yo también creo que es la explicación más racional para la resolución del ejercicio.

Edito de la wikipedia:

"[FONT=sans-serif]Sin embargo, hay que hacer notar que un protón desnudo no existe libre en agua sino que está vinculado a uno de los pares de electrones libres de la molécula de H[/FONT]₂[FONT=sans-serif]O.[/FONT]"

[arivasm]

Re: Equilibrio Químico (Laboratorio)

La escritura $\rm H^+$ es una abreviatura para una estructura mucho más compleja en el que participa un número indeterminado de moléculas de agua. Escribir $\rm H_3O^+$ es igualmente una abreviatura, ciertamente menos imprecisa que la anterior, pero igualmente simbólica.

Sobre la cuestión inicial. El profesor claramente te indica que no es que el $\rm NaOH$ reaccione con el $H^+$, sino que en agua se disocia y por supuesto es el $\rm OH^-$ el que causa el desplazamiento del equilibrio debido al consumo del $\rm H^+$.

Por último, sobre si se debe incluir al agua en la justificación la respuesta es no. Puede verse planteando la constante de equilibrio, en la que no participa. De hecho, si fuese como dices el mero hecho de añadir agua debería desplazar el equilibrio hacia el lado contrario donde aparezca el agua, en este caso la izquierda (aunque aquí sí se desplazará hacia la izquierda). La influencia de la adición de agua debe analizarse en términos de la modificación de las concentraciones debidas al cambio de volumen de disolución y el resultado, lógicamente, depende de cómo sean los coeficientes estequiométricos en reactivos e productos y no de si el agua está presente entre unos u otros.

[carmelo]

Re: Equilibrio Químico (Laboratorio)

Hola

En solución acuosa (y en otros solventes, lo mimso) no existen iones aislados, sino que están rodeados por un número indeterminados de moléculas de solvente. Hidratados en el caso del agua. Nadie se espanta de ver $Na^+$ y sin embargo es lo mismo con el $H^+$. El $Na^+$ también está rodeado de moléculas de agua, cuantas, no se. Desde mi punto de vista lo mas adecuado es colocar $H^+(aq)$ y $Na^+(aq)$ en caso de que fueran soluciónes acuosas. Escribir todo esto en la expresión de la constante de equilibrio, se torna un tanto tedioso, por lo que se prescinde de dichos términos, y se dejan fuera, lo que no me parece mal. Ya que cuando hablamos de expresión de la constante de equilibrio, no podemos hacerlo en forma aislada, sino teniendo una ecuación química, la cual si deben aparecer toda la información completa.

Saludos
Carmelo

[The Higgs Particle]

Re: Equilibrio Químico (Laboratorio)

La escritura $\rm H^+$ es una abreviatura para una estructura mucho más compleja en el que participa un número indeterminado de moléculas de agua. Escribir $\rm H_3O^+$ es igualmente una abreviatura, ciertamente menos imprecisa que la anterior, pero igualmente simbólica

¿Cómo es realmente entonces?

Por último, sobre si se debe incluir al agua en la justificación la respuesta es no. Puede verse planteando la constante de equilibrio, en la que no participa. De hecho, si fuese como dices el mero hecho de añadir agua debería desplazar el equilibrio hacia el lado contrario donde aparezca el agua, en este caso la izquierda (aunque aquí sí se desplazará hacia la izquierda). La influencia de la adición de agua debe analizarse en términos de la modificación de las concentraciones debidas al cambio de volumen de disolución y el resultado, lógicamente, depende de cómo sean los coeficientes estequiométricos en reactivos e productos y no de si el agua está presente entre unos u otros

Es decir, que el agua actúa en esta reacción como medio únicamente, ¿no? Tengo otro experimento en el que remarcan claramente que es en etanol y que todos los instrumentos utilizados deben estar perfectamente secos, así como que, a no ser que nos lo digan abiertamente, nada de agua debe tocar el contenido del tubo de ensayo. Esto es porque aquí el agua ya no sería un mero espectador, sino que intervendría en la reacción (en ese caso, también de equilibrio), ¿no? Por ello, habría que colocarla, en este caso, en la expresión de la constante de equilibrio

En solución acuosa (y en otros solventes, lo mimso) no existen iones aislados, sino que están rodeados por un número indeterminados de moléculas de solvente. Hidratados en el caso del agua. Nadie se espanta de ver $Na^+$ y sin embargo es lo mismo con el $H^+$. El $Na^+$ también está rodeado de moléculas de agua, cuantas, no se. Desde mi punto de vista lo mas adecuado es colocar $H^+(aq)$ y $Na^+(aq)$ en caso de que fueran soluciónes acuosas

Sobre esto: el profesor de Orgánica, cada vez que nos escribe una sal, no pone los guiones de enlaces, sino que escribe los diferentes constituyentes como iones. ¿Por qué esto es así?

[arivasm]

Re: Equilibrio Químico (Laboratorio)

Puedes echarle un vistazo a artículos como el siguiente: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2946644/

El agua no debe considerarse en el desplazamiento de equilibrios en medios acuosos. Por supuesto, si el disolvente es etanol, por ejemplo, entonces sí.

Recuerda que los compuestos iónicos se disocian en sus constituyentes al disolverse en agua. De ahí que tu profesor escriba los iones. Por otra parte, los guiones de enlaces sólo deben escribirse en compuestos covalentes, y los iónicos no lo son.

[The Higgs Particle]

Re: Equilibrio Químico (Laboratorio)

Recuerda que los compuestos iónicos se disocian en sus constituyentes al disolverse en agua. De ahí que tu profesor escriba los iones. Por otra parte, los guiones de enlaces sólo deben escribirse en compuestos covalentes, y los iónicos no lo son.

Entonces, para ser estrictamente rigurosos, debería escribir $Na^+ Cl^-$ mejor que $NaCl$ (y mucho mejor aún que $Na-Cl$), ¿es así?

[arivasm]

Re: Equilibrio Químico (Laboratorio)

Del mismo modo que no escribimos H-O-H para referirnos al agua pura tampoco tiene mucho sentido (de hecho, tiene menos sentido, pues es una fórmula empírica) escribir el cloruro de sodio puro de un modo diferente de NaCl. Otra cosa diferente es pensar en el cloruro de sodio disuelto, puesto que en realidad el compuesto ni siquiera existe como tal, sino que tenemos dispersos los iones cloruro (solvatados) y los iones sodio (también solvatados).

[The Higgs Particle]

Re: Equilibrio Químico (Laboratorio)

Entonces, cada vez que el profesor de inorgánica nos escribe una sal de forma explícitamente iónica nos está indicando que está en medio acuoso, ¿no?

Y otra pregunta: ¿cómo podemos poner una sal en forma iónica? Quiero decir, en agua, la sal está disociada y los diferentes iones que la forman están cada uno separados por varias moléculas de agua que los solvatan. Quiero decir con esa pregunta que cómo es entonces posible que sigamos tratando a esos iones, separados, "relacionados" con otras moléculas (las de agua por atracción electroestática) como una única entidad (además, es hasta posible que un átomo de $Na^+$, por ejemplo, esté más cerca del ión cloruro de otra molécula de $NaCl$ que del "suyo" propio)

[arivasm]

Re: Equilibrio Químico (Laboratorio)

No hay moléculas de NaCl, sino redes cristalinas formadas por infinidad de iones. En el caso de las sales insolubles esos cristales apenas si son alterados por la presencia del agua (que se "lleva" consigo a unos pocos iones del cristal; bien, en realidad se trata de un proceso dinámico: se lleva tantos como los que deposita). En las sales solubles no hay cristal que valga (salvo al principio del proceso de disolución).

Por supuesto, en todo instante habrá cierta fracción de iones que estarán relativamente próximos de otros de signo opuesto, "amenazando" con reconstruir el cristal. De todos modos, la esfera de solvatación que los rodea reduce (apantalla) de manera muuuy notable su carga aparente (es decir, la que "mediría" otro ión fuera de dicha esfera). La única manera de que esa "amenaza" sea notable es concentrar mucho la disolución, donde la palabra "mucho" depende de los iones en cuestión (cuanto mejor "se lleven entre sí" que con el agua -es decir, dependiendo del balance energético entre formar la red y la solvatación- entonces menos soluble será la sal).

[ignorante]

Re: Equilibrio Químico (Laboratorio)

En el caso de las sales insolubles esos cristales apenas si son alterados por la presencia del agua (que se "lleva" consigo a unos pocos iones del cristal; bien, en realidad se trata de un proceso dinámico: se lleva tantos como los que deposita). En las sales solubles no hay cristal que valga (salvo al principio del proceso de disolución).

Hola arivasm. Una pequeña aclaración. Me parece que si se prepara una solución saturada de una sal, entonces sí hay presencia de cristales sólidos en equilibrio con el agua, incluso si la sal es soluble (como el NaCl por ejemplo). Saludos.

[arivasm]

Re: Equilibrio Químico (Laboratorio)

Por supuesto, los términos "soluble" e "insoluble" en sí mismos no significan nada: todo compuesto iónico posee cierta solubilidad, finita. En mi mensaje me refería a insoluble como sal de muy baja solubilidad y a soluble como sal de muy alta solubilidad. Ciertamente, lo correcto será referirse a "concentración menor que la de saturación" y "concentración mayor que la de saturación", pero me pareció que la idea era entendible sin necesidad de precisar tanto.