Explorando el Equilibrio Químico y la Cinética: Experimento con Hierro y Ácido Clorhídrico
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Cociente de Reacción
Para una determinada reacción reversible: a A + b B ↔ c C + d D
Se puede calcular el cociente de reacción Qc:
Qc = [C]c[D]d / [A]a[B]b
donde las concentraciones son las concentraciones en cualquier instante de la reacción.
Si Qc < Kc, indica que hay mayor concentración de reactivos respecto de la esperada para el equilibrio. La reacción tenderá a desplazarse hacia los productos (derecha) para alcanzar el equilibrio.
Si Qc = Kc, las concentraciones de reactivos y productos están en relación a la situación de equilibrio.
Si Qc > Kc, indica que hay mayor concentración de productos respecto de la esperada para el equilibrio. La reacción tenderá a desplazarse hacia los reactivos (izquierda) para alcanzar el equilibrio.
Trabajo Práctico: Cinética Química
Experimento N° 1
Hipótesis
Se producirá una reacción redox, ya que una sustancia cederá electrones y otra los captará. En este caso, el hierro se oxida, cediendo electrones y actuando como agente reductor. Los iones hidrógeno (H+) del ácido clorhídrico se reducen, ganando electrones para formar hidrógeno gaseoso (H₂), y el HCl actúa como agente oxidante. Un producto de esta reacción, además de cloruro de hierro (II) o (III), es hidrógeno gaseoso, que se manifestará en forma de burbujas.
La liberación de hidrógeno gaseoso, que es combustible, es una evidencia de la reacción. La reacción entre hierro y ácido clorhídrico es exotérmica, liberando energía en forma de calor.
Procedimiento
Colocar 2 ml de ácido clorhídrico 6 M en dos tubos de ensayo, rotulándolos como A y B. Añadir simultáneamente al tubo A una punta de espátula de hierro en limaduras y al tubo B una punta de espátula de hierro en virutas.
Resultados y Cuestionario
Tubo A | Tubo B | |
Velocidad de reacción | Más rápida que B | Más lenta que A |
Ecuación Química
¿Cuál es la ecuación química que representa dicho proceso? Indicar entre paréntesis el estado de agregación de cada sustancia.
Preguntas
- ¿Cuál fue la reacción más veloz? ¿Qué diferencia existe entre los tubos A y B? ¿A qué se debe?
La reacción más veloz fue la del Tubo A (hierro en limaduras con ácido clorhídrico). La diferencia clave entre los tubos A y B es el estado físico del hierro: limaduras en el tubo A y virutas en el tubo B. La velocidad de reacción es mayor en el tubo con limaduras debido a la mayor superficie de contacto del hierro en ese estado físico. Una mayor superficie de contacto permite que más partículas de reactivo interactúen simultáneamente, aumentando la frecuencia de colisiones efectivas y, por ende, la velocidad de reacción.