lab de eq d rx qcas

8/18/2019 Lab de Eq d Rx Qcas

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ABORATORIO N°05 TERMODINÁMICA DE

1

INTRODUCCIÓN

Existen una gran variedad de reai!nes "u#$ias % distintas &!r$asde 'asi(ar'as) Est!s es"ue$as de 'asi(ai*n a%udan a re!n!er+atr!nes de !$+!rta$ient! de 'as sustanias "u#$ias "ue ,aen$-s &-i' su us! % !$+rensi*n) As#. a'gunas reai!nes "u#$iastransurren !n a$/i!s de !'!r reai!nes -id!1/ase. !$+'e2!s.red!x3. en !tras se +r!duen a$/i!s si!s de '!s reai!nantes+rei+itai*n3 % a'gunas !urren sin a$/i!s si!s a+arentes +er!en e''as ta$/i4n se +r!duen trans&!r$ai!nes) En genera'. 'a$a%!r#a de 'as reai!nes "ue tienen 'ugar en dis!'ui*n au!sa s!n

reversi/'es. a' $en!s en iert! grad!) E' E"ui'i/ri! 6u#$i!7 sea'an8a uand! 'as ve'!idades de 'as reai!nes direta e inversa seigua'an % 'as !nentrai!nes netas de reativ!s % +r!dut!s+er$aneen !nstantes)

Ade$-s. 'a a+arii*n de una &ase s*'ida en e' sen! de un '#"uid!. /ien+!r adii*n de un reativ! "ue &!r$a un +r!dut! ins!'u/'e !na'gun!s de '!s i!nes de 'a dis!'ui*n. ! /ien +!r !nentrai*n de'$is$! '#"uid! ,asta s!/re+asar 'a saturai*n. se ''a$a +rei+itai*n %se den!$ina +rei+itad! a' +r!dut! s*'id! "ue se !rigina)

E' &en*$en! de +rei+itai*n. as# !$! e' de dis!'ui*n de+rei+itad!s !u+an un 'ugar $u% i$+!rtante en 'a 6u#$ia % sea+'ia en 'as industrias $ineras9 es deir 'as aguas residua'es dea'gunas industrias !ntienen $eta'es +esad!s. un gru+! dee'e$ent!s "u#$i!s "ue +resentan ierta t!xiidad % "ue sedistinguen de !tr!s !nta$inantes +!r ser n! /i!degrada/'es % +!r/i!au$u'arse en '!s !rganis$!s +r!v!and! trast!rn!s % en!asi!nes 'a $uerte. de a,# 'a i$+!rtania de 'a redui*n de 'a!nentrai*n de est!s e'e$ent!s en e' agua) estas aguas!nta$inadas s!n a'ta$ente aidas % de/en ser tratadas $edianteun +r!es! ''a$ad! neutra'i8ai*n +ara $!di(ar e' +: aid!. e' ua'

!nsiste en agregar CaO +ara "ue se &!r$e una /ase &uerte !$! ese' CaO:3 +ara des+u4s '!grar +rei+itar a '!s $eta'es +esad!s "ueest-n +resentes en e' agua !$! su'&at!s SO;3)


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LABORATORIO N°05 TERMODINÁMICA

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OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL

•


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MARCO TEÓRICO

EQUILIBRIO QUÍMICO:

En un +r!es! "u#$i!. e' e"ui'i/ri! "u#$i! es e' estad! en e' "ue'as atividades "u#$ias ! 'as !nentrai!nes de '!s reativ!s % '!s+r!dut!s n! tienen ning?n a$/i! net! en e' tie$+!) N!r$a'$ente.este ser#a e' estad! "ue se +r!due uand! una reai*nreversi/'e ev!'ui!na ,aia ade'ante en 'a $is$a +r!+!ri*n "ue sureai*n inversa)

Estudie$!s una reai*n gen4ria !$! 'a siguiente@aA /B → C dD

Si . se &av!ree 'a &!r$ai*n de reativ!s)

Si . se &av!ree 'a &!r$ai*n de +r!dut!s)

A $edida "ue 'a reai*n +r!gresa. dis$inu%e e' n?$er! de$!'4u'as A % B. % au$enta en n?$er! de $!'4u'as C % D) C!$! 'assustanias C % D. n! reai!nan entre s#. 'a reai*n !ntinua ,asta"ue 'as $!'4u'as A % B se !nsu$en) Este ti+! de reai*n seden!$ina irreversi/'e)


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un $-xi$! +ara t!d!s '!s +r!dut!s3 se desvanee. sea'and! un+unt! estai!nari!) Esta derivada se sue'e ''a$ar. +!r iertas ra8!nest4nias. e' a$/i! de energ#a de


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L!s $eta'es +esad!s se +rei+itan !$! ,idr*xid!s $ediante 'aadii*n de ,idr*xid! s*di! ! a' ,asta a'an8ar e' +: de s!'u/i'idad

$-s /a2!) Cuand! e' $eta' es an&*ter!. 'a +rei+itai*n de/e$antenerse en un rang! es+e#(! de +:. %a "ue &uera de este rang!se +resenta en &!r$a s!'u/'e)

Casi nuna se reurre a' -'u'! este"ui!$4tri! %a "ue 'as'i$itai!nes in4tias % e' e&et! de' i*n !$?n !asi!nan un!nsu$! de +rei+itante de a' $en!s K vees su+eri!r a' te*ri!)

Es i$+!rtante !nsiderar "ue e' t4r$in! de +rei+itai*n se re(ere?nia$ente a +r!es!s de ins!'u/i'i8ai*n de un! de '!s!$+!nentes. 'a e'i$inai*n de 'as +art#u'as &!r$adas envue've

n!r$a'$ente !tr!s +r!es!s)

METALES PESADOS

E' t4r$in! de $eta' +esad! se re(ere a ua'"uier e'e$ent! "u#$i!$et-'i! "ue tenga una a'ta densidad re'ativa % sea t*xi! !venen!s! en !nentrai!nes in'us! $u% /a2as) Ade$-s se 'esde(ne !$! e'e$ent!s !n +r!+iedades $et-'ias !nduti/i'idad.duti'idad. et)3. n?$er! at*$i! $a%!r de 0. % densidad $a%!r a'!s 5 gV$K) Se !nsideran !$! $eta'es +esad!s a' +'!$! ad$i!.

r!$!. $eruri!. 8in. !/re. +'ata % ars4ni!9 +!r"ue !nstitu%en ungru+! de gran i$+!rtania. %a "ue a'gun!s s!n esenia'es +ara 'as


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4'u'as. +er! en a'tas !nentrai!nes +ueden resu'tar t*xi!s +ara'!s seres viv!s ,u$an!s. !rganis$!s de' sue'!. +'antas % ani$a'es3Est!s !nta$inantes +ueden a'an8ar nive'es de !nentrai*n "ue+r!v!an e&et!s negativ!s en 'as +r!+iedades sias. "u#$ias %/i!'*gias !$!@ redui*n de' !ntenid! de $ateria !rg-nia.dis$inui*n de nutri$ent!s. variai*n de' +: generand! sue'!s-id!s3. a$+'ias Futuai!nes en 'a te$+eratura. e&et!s advers!s ene' n?$er!. diversidad % atividad en '!s $ir!!rganis$!s de 'ari8*s&era. di(u'tan e' rei$ient! de una u/ierta vegeta' +r!tet!ra&av!reiend! 'a aride8. er!si*n de' sue'!. % 'a dis+ersi*n de '!s!nta$inantes ,aia 8!nas % au#&er!s ad%aentes9 !$!!nseuenia au$enta 'a vu'nera/i'idad de 'a +'anta a' ata"ue +!rinset!s. +'agas % en&er$edades. a&etand! su desarr!''!)

DIAGRAMA DE PRECIPITACIÓN

v+¿( M )¿

v−¿(OH )¿−¿¿

z+¿+¿¿

z−¿=¿v−¿¿

z+¿(OH )¿v+¿¿ M ¿

Para gra(ar e' diagra$a de +rei+itai*n de $eta'es +esad!s seusara 'a siguiente &*r$u'a@

+¿v¿

¿−¿v¿

¿¿ log ( Kw)

¿−¿v¿

¿log ( Ksp )−¿ pH =¿

WWWWWWW) β3

−¿v¿

¿−¿v¿

¿¿ log ( Kw)

¿+¿v¿

¿log ( Ksp)− pH ∗¿log (mM )=¿

WWWWWWW) γ 3

D!nde@s+@ C!nstante de s!'u/i'idad de' ,idr*xid! de' $eta'


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$M@ M!'a'idad de' $eta'

X@ Pr!dut! i*ni! de' agua 0Y1;33

+¿v¿ : Su/#ndie de' $eta'

−¿v¿ : Su/#ndie de' ,idr!xi'! O:13

PARTE EXPERIMENTALMATERIALES

• vas!s de +rei+itai*n• +r! +i+etas• +i+etas• P: $etr!• Agitad!r $agn4ti! ! vari''a

REACTIVOS:

• Su'&at! de 8in• Su'&at! de !/re• Su'&at! de $anganes!• Su'&at! de ,ierr!• :idr*xid! de a'i!

PROCEDIMIENTO:

• Pesar 00$g de su'&at! de' $eta')• Pesar ,idr*xid! de a'i! !n un exes! de' 50Z ,a''ar 'a $asa

este"ui!$etria$ente3)• Dis!'ver '!s 00$g de su'&at! de' $eta' en 000$' de agua

desti'ada)• Dis!'ver e' ,idr*xid! de a'i! en una $#ni$a antidad de agua)• C!'!ar e' su'&at! de !/re en una !ini''a !n agitad!r

$agn4ti! % agregar e' ,idr*xid! de a'i! ,asta +reseniar+rei+itad!s de' $eta')

• Medir e' +: a' $!$ent! de +reseniar '!s +rei+itad!s de'$eta')


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CÁLCULOS REALIZADOSHALLANDO LA CANTIDAD DE CaOH! QUE SENECESITARA PARA CADA REACCIÓN

COBRE "#!

MASAMOLECULAR$!

ESTADOS DEOXIDACIÓN

C% [K)5 3SO& \[

OH QCa ;0) 3

CÁLCULO ESTEQUIOM'TRICO DEL PESO DE CaOH!# " ()*DEL EXCESO :

FIERRO "+!

CÁLCULOESTEQUIOM'TRICO DEL PESO DE

CaOH!# " ()* DEL EXCESO :

ZINC "#!

MASAMOLECULAR$!


Z, [5); K3SO& \[

OH Q

Ca ;0) 3

CuSO4+Ca(OH )2→Cu(OH )2↓+CaSO4

00$g ]

200mg

CuSO4∗1molCuSO4159.5gCuSO4

∗1molCa (OH )2

1molCuSO4∗74.1gCa (OH )2

1molCa (OH )2=92.91mgCa (OH ) 292.91mgCa (OH )2+50 (92.91mg )=139.37mgCa (OH )2

Fe2(SO4)3+3Ca(OH )2→2 Fe(OH )3↓+3CaSO4

00$g ]

SO¿

Fe2¿

200mg¿111.26mgCa (OH ) 2+50 (111.26mg )=166.89mgCa (OH ) 2

ZnSO4+Ca(OH )2→Zn(OH )2↓+CaSO4

00$g ]

200mg

ZnSO4∗1mol ZnSO4161.4gCuSO4

∗1molCa (OH )2

1molZnSO4∗74.1gCa (OH )2

1molCa (OH )2=91.82mgCa (OH )2

MASAMOLECULAR $!

1-./ 0 C%SO& 5\)51 -./ 0CaOH!# Q;)

MASAMOLECULAR $!

1-./ 0F#SO&!+

K\\)[

1 -./ 0CaOH!# Q;)

MASAMOLECULAR$!


Ca ;0) 3SO& \[OH QF 55)H K3

MASAMOLECULAR $!

1-./ 0

Z,SO& [);1 -./ 0CaOH!# Q;)


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CÁLCULO ESTEQUIOM'TRICO DEL PESO DE CaOH!# " ()*DEL EXCESO :

MANGANESO "#!

CÁLCULOESTEQUIOM'TRICO DEL PESO DECaOH!# " ()* DEL EXCESO :

GRAFICANDO EL DIAGRAMA DE PRECIPITACIÓN DE LOSMETALES F2 C%2 Z, 3 M,!

DATOS OBTENIDOS

EXPERIMENTALMENTE

91.82mgCa (OH )2+50 (91.82mg )=137.73mgCa (OH )2

MnSO4+Ca(OH )2→Mn(OH )2↓+CaSO4

00$g ]

200mg

CuSO4∗1molCuSO4159.5gCuSO4

∗1molCa (OH )2

1molCuSO4∗74.1gCa (OH )2

1molCa (OH )2=98.18mgCa (OH )298.18mgCa (OH )2+50 (98.18mg )=147.27mgCa (OH ) 2

MASAMOLECULAR $!

1-./ 0M,SO& 50)\;1 -./ 0CaOH!# Q;)

MASAMOLECULAR$!


M, 5;)\; 3SO& \[OH Q

Ca ;0) 3

COMPONENTE PH EXP4

F 5)H00C% [)K00M, H)QQ[Z, [)\00


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PARA LOS PUNTOS TEÓRICOS SE SIMULARÁ MOLALIDADES 5 SE USARA LA

FÓRMULA !

+¿v¿

¿−¿

v¿

¿¿ log ( Kw)

¿−¿v¿

¿log ( Ksp)−¿ pH =¿

PARA LOS PUNTOS EXP4 SE OBTENDRÁ /.$-M! A PARTIR DEL 6H EXP4 5 SE

USARA LA FÓRMULA !

−¿v¿

¿−¿v¿

¿¿ log ( Kw )

¿+¿v¿

¿log ( Ksp )− pH ∗¿

log (mM )=¿

K K)5 ; ;)5 5 5)5 [ [)5 Q

1[

1;

1

101H

1[

1;

1

0

DIAGRAMA DE PRECIPITACIÓN DEL F"+!

+: ̂ S '!g$=e3 1TE_RICO +: ̂ S '!g$=e3 1E P̀)

6H

/.$-F!

FIERRO"+!

PUNTOS TEÓRICOS

-F! 6H /.$-F!)00E15 [)5K;0 15


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9

)E1;[)H[HH\

1K)\5H[0

QK

)00E1K5)H[QK5K

KK 1K

E1 5)5K;0 1E1

5)00[H[[[ 1

E10;)H[QK5K

KK 100)000000

00 ;)5K;0 1\0)000000

0;)00[H[

[[ 1H0)000000

K)H[QK5K

KK 1Q0)00000 K)5K;0 1[

0)0000K)00[H[

[[ 15

6H7 EXP/.$-F!7EXP

5)H 1)Q\Q\;

6H7EXP

/.$-C%!7EXP

[)K

1;)5Q5QQK


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9

;)5 5 5)5 [ [)5 Q Q)5 H H)5 \

10

1H

1[

1;

1

0

DIAGRAMA DE PRECIPITACIÓN DEL C%"#!

+: ̂ S '!g$Cu31 TE_RICO +: ̂ S '!g$Cu31 E P̀

6H

/.$-C%!

COB

RE "#!

PUNTOS TEÓRICOS

-C%! 6H/.$-C%!

0)00000000

H)[QK; 1\

0)0000000

H)QK; 1H

0)000000

Q)[QK; 1Q

0)00000 Q)QK; 1[

0)0000[)[Q

K; 15

0)000[)Q

K; 1;

0)005)[Q

K; 1K

0)05)Q

K; 1


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9

Q)5 H H)5 \ \)5 0 0)5 )5 )5

10

1H

1[

1;

1

0

DIAGRAMA DE PRECIPITACIÓN DEL M,"#!

+: ̂ S '!g$Mn31 TE_RICO +: ̂ S '!g$Mn31 E P̀

6H

/.$-M,!

MANGAN

ESO "#!

[ [)5 Q Q)5 H H)5 \ \)5 D0 D0)5

1D0

1H

1[

1;

1M

0

DIAGRAMA DE PRECIPITACIÓN DEL Z,"#!

+: ̂ S '!g$>n31 TE_RICO +: ̂ S '!g$>n31 E P̀

6H

/.$-Z,!

ZINC

"#!-Z,! 6H /.$-

6H7 EXP

/.$-M,!7 EXP

H)QQ[ 1)QK;[;

PUNTOS TEÓRICOS

-M,! 6H/.$-M,!

E10\)K\KQ

[H 1\0)000000

0)[K\KQ

[H 1H0)000000

)K\KQ

[H 1Q

0)000000)[K\KQ

[H 1[

0)00000)K\KQ

[H 15

0)000\)[K\KQ[

H 1;

0)00\)K\KQ[

H 1K

0)0H)[K\KQ[

H 1

0)H)K\KQ[

H 1


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Z,!

E10\0)0K\5\

0[ 1\0)000000

0\)5K\5\0

[ 1H

0)000000 \)0K\5\0[ 1Q

0)00000H)5K\5\0

[ 1[

0)0000H)0K\5\0

[15

0)000Q)5K\5\0

[1;

0)00Q)0K\5\0

[1K

0)0[)5K\5\0

[ 1

DIAGRAMA DE PRECIPITACIÓN DE LOS METALES F2 C%2 Z, 3M,!

0 ; [ H D0 D D; D[

1D[

1D;

1D

1D0

1H

1[

1;

1

0

DIAGRAMA DE PRECIPITACIÓN DE LOS METALES PESADOS

=e 1TE_RICO

=e1 E`P

Cu1 TE_RICO

Cu1 E`P

Mn1 TE_RICO

Mn1 E`P

>n1 TE_RICO

>n1 E`P

6H

/.$-M!

CONCLUSIONES

• Las !+erai!nes de +rei+itai*n % sedi$entai*n "u#$ia.''evadas a a/! de $anera inde+endiente ! en !$/inai*n !nreai!nes de !xidai*n1redui*n. se uti'i8an a$+'ia$ente+ara 'a e'i$inai*n de $eta'es)

• Se rea'i8ar!n 'as reai!nes este"ui!$4trias de 'a+rei+itai*n de '!s $eta'es +esad!s en $edi! au!s! +!r

$edi! de' CaO % se deter$in* 'a antidad neesaria de CaO:3"ue se usara en 'a reai*n)

6H7 EXP/.$-Z,!7 EXP

[)\ 1)Q0HH


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METAL PESADO CANTIDAD DE CaOH EN -$!C%"#! 139.37

F"+! 166.89

Z,"#! 137.73

M,"#! 147.27

• Se deter$in* ex+eri$enta'$ente e' P: "ue se +r!due 'a+rei+itai*n de '!s $eta'es $eni!nad!s % se !/tuv! '!ssiguientes resu'tad!s@

• Se '!gr* gra(ar 'a Curva de+rei+itai*n de '!s $eta'es =e. Mn.Cu % >n37)

0 ; [ H D0 D D; D[

1D[

1D;

1D

1D0

1H

1[

1;

1

0

DIAGRAMA DE PRECIPITACIÓN DE LOS METALES PESADOS

=e 1TE_RICO

=e1 E`P

Cu1 TE_RICO

Cu1 E`P

Mn1 TE_RICO

Mn1 E`P

>n1 TE_RICO

>n1 E`P

6H

/.$-M!

BIBLIOGRAFÍA


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9

I/er!a$eria. Segunda Edii*n. \HQ. P-ginas@ K[. KQ. K.

KK. KKK. KK;)

Atbins. P). =isi!"u#$ia. da ed). Ed) Addis!n es'e%. +-gs)

\;. 010. 01

=unda$ent!s Te*ri!s 1 Pr-ti!s Para E' La/!rat!ri!. L%dia

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