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Principio de Le Châtelier Puente, Pedro1 1

Departamento de Ciencias Exactas, Universidad de las Fuerzas Armadas ESPE Santo Domingo, EC230117.

Abstract El equilibrio químico es vital para los sistemas biológicos, motivo por el cual su estudio es de extrema importancia para el desarrollo de conocimiento dentro de la carrera de Ingeniería en Biotecnología. Para el presente experimento se llevaron a cabo dos ensayos, el primero correspondió al equilibrio entre el ion cromato y el ion dicromato que cambiaron de color entre amarillo y naranja, respectivamente, dependiendo del pH en el cual se encuentre la solución. El segundo ensayo consistió en la observación del cambio de color entre azul y rosa entre dos complejos provenientes del cloruro de cobalto II dependiendo de la adición de un ion común o de la temperatura a la que se encuentre la solución. Durante esta práctica se pudieron verificar los conceptos aprendidos en clase mediante observación sencilla.

Introducción El equilibrio químico indica la relación entre reactivos y productos basado en la velocidad de reacción. Un concepto básico en el estudio del equilibrio se conoce como el Principio de Le Châtelier. Este dice que a cualquier sistema que se encuentre en equilibrio y se lo someta a un cambio, el sistema responderá de la manera necesaria para regresar a las condiciones de equilibrio. Esta respuesta puede darse como respuesta a un cambio en la concentración de alguna de las especies del sistema, a un cambio de volumen o presión y a un cambio en la constante de equilibrio debido a una alteración en la temperatura. El objetivo de esta práctica fue observar el Principio de Le Châtelier mediante cambio de color simple en los sistemas de equilibrio de cromato con dicromato y complejos del cloruro de cobalto. Materiales y Métodos Se realizaron los cálculos necesarios para preparar 100mL de una solución 0.1M de dicromato de potasio (K2Cr2O7) y 100mL de

una solución 0.1M de cromato de potasio (K2CrO4). Asimismo, se prepararon dos soluciones de ácido clorhídrico (HCl) e hidróxido de sodio (NaOH) tomando particular precaución con estos dos últimos compuestos ya que son ácidos y bases fuertes. Se tomaron 6 tubos de ensayo y se colocaron 6mL de la solución de dicromato en los tubos 1, 2 y 3. Se tomaron los tubos 4, 5 y 6 y se colocaron 6mL de la solución de cromato de potasio en cada uno. En los tubos 2 y 5 se colocaron 10 gotas de la solución de NaOH. En los tubos 3 y 6 se colocaron 10 gotas de HCl. Se anotaron los cambios de color observados. En 4 tubos de ensayo se colocó 1g de Cloruro de cobalto y 10mL de agua destilada. En el tubo 2 se colocaron 10 gotas de HCl, en el tubo 3 se colocaron 2g de NaCl y al tubo 4 se lo colocó en agua caliente durante 15 minutos. Se anotaron los cambios de color observados.

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Resultados y Discusión La preparación de las soluciones se la realizó de acuerdo a los valores de la tabla 1. Tabla 1. Valores para preparación de soluciones. Especie Concentración Masa Volumen [M] [g] [mL] 0.1 2.49 100 K2Cr2O7 0.1 1.94 100 K2CrO4 NaOH 0.1 4.00 100 HCl 0.1 3.65 100

La solución de dicromato de potasio tuvo un color naranja y la solución de cromato de potasio, amarillo. Se utilizaron los tubos de ensayo 1 y 4 como controles para el cambio de color. En el caso del equilibrio entre estos dos iones, se siguió la ecuación mostrada en la figura 1. Con la adición de la base o NaOH se consumen los iones hidronio, es decir, son neutralizados y se retira productos por lo que el equilibrio se debe desplazar hacia la producción de iones cromato. Esto se evidenció en el tubo de ensayo 2 que cambió

de color naranja a amarillo. En el caso contrario, con la adición de ácido, hidronio o HCl, se agregan productos por lo que el equilibrio se desplaza hacia reactivos con la generación de iones dicromato. Esto se observó en el tubo de ensayo 6 donde hubo un cambio de color de amarillo a naranja. En los tubos de ensayo 3 y 5 no hubo cambio de color dado que se generaron más de los iones presentes en solución, es decir, dicromato y cromato, respectivamente. Estos cambios de color se pueden observar en la figura 2. 𝐶𝑟2 𝑂7 2− + 𝐻2 𝑂 ⇌ 2 𝐶𝑟𝑂4 2− + 2 𝐻 + Figura 1. Equilibrio entre ion cromato y dicromato. Reactivo naranja y producto amarillo.

Para el experimento de cloruro de cobalto, se utilizó la ecuación descrita en la figura 3. Se observó que el cloruro de cobalto tiene un color rosado en solución al formar el complejo Co(H2O)62+. Con la adición de HCl se está agregando el ion cloruro que corresponde a productos, por lo cual el equilibrio se desplazó

Figura 2. Cambio de color del ion dicromato (naranja) a ion cromato (amarillo) por acción de la base. (Estrada, 2017)

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hacia la izquierda y la solución se tornó ligeramente azul. El mismo efecto se pudo observar en el tubo de ensayo 3 con la adición de NaCl, nuevamente ion cloruro es agregado por lo que el sistema responde desplazándose hacia los reactivos. Finalmente, en el tubo de ensayo 4 con el incremento de temperatura se pudo observar un cambio de color ligero a azul por lo que se pudo suponer que el sistema se desplaza hacia reactivos. Por lo tanto, se puede concluir que la reacción es exotérmica dado que un incremento en temperatura genera una disminución del valor de la constante de equilibrio, K.

Santo Domingo de los Tsáchilas: UFA ESPE.

𝐶𝑜𝐶𝑙4 2− + 6 𝐻2 𝑂 ⇌ 𝐶𝑜(𝐻2 𝑂)6 2+ + 4 𝐶𝑙 − Figura 3- Equilibrio entre complejos del cloruro de cobalto. Reactivo azul y producto rosa.

Conclusiones Se pudo observar el retorno al equilibrio de sistemas alterados mediante el cambio de color de amarillo a naranja y viceversa con la adición de ácido o base al sistema de cromato y dicromato. Esto evidenció un cambio en la concentración de productos o reactivos que llevó al sistema a desplazarse en el sentido contrario. Para el sistema del cloruro de cobalto II, se observó el desplazamiento debido a la variación de concentración, así como de temperatura y su efecto en el valor de la constante de equilibrio.

Bibliografía (1) Chang, R. (2010). Química. New York, NY: McGraw-Hill. (2) Brown, T. (2009). Química la Ciencia Central. New York, NY: Prentice Hall. (3) Estrada, R. (2017). Informe de laboratorio N°1. Luz de América, 3