Reacción química vs Equilibrio químico

Objetivo
  • Estudiar una reacción química y compararla con un equilibrio.
  • Estudiar una reacción química exotérmica con cambio de color y en la que se produce un gas.
  • Observar como cambia el color del gas producido con la temperatura, y ver como este cambio es reversible.
Introducción
  • Una reacción química es el proceso mediante el cual tiene lugar una transformación química. Las reacciones químicas pueden llevarse a cabo en medios líquidos, sólidos o gaseosos, y pueden ir acompañadas de cambios en las propiedades físicas tales como:
    a) Cambia el color: Diferentes combinaciones de moléculas reflejan la luz de manera diferente. Un cambio de color indica un cambio en las moléculas.
    b) Se desprende o cede energía: En todas las reacciones químicas, la energía de los reactivos y de los productos no siempre es la misma. Algunas veces se produce un aumento de la temperatura y en otros casos una disminución.
    c) Se produce un gas: Cuando se produce un gas en una disolución líquida, pueden verse burbujas que incluso pueden explotar.
    d) Se forma un precipitado: Los precipitados son productos insolubles que se forman en una disolución líquida. El producto insoluble se hunde y luego la disolución se vuelve turbia.
  • De la misma manera que cada sustancia puede representarse por una fórmula química, cada reacción química puede representarse por una ecuación química. En ella se indican las sustancias que reaccionan o reactivos y las sustancias que se producen o productos y las cantidades relativas de las mismas para la reacción en cuestión.
Reactivos  ®  Productos
  • Vamos a llevar a cabo una reacción química en la que mezclamos un sólido con un líquido y se produce un gas, desprendimiento de energía y cambio de color.
Materiales
Productos
  • Matraz Erlenmeyer
  • Tubo de ensayo
  • Tapón
  • Baño de agua templada
  • Baño de agua fría con hielo
  • Baño con agua caliente
  • Cobre
  • Ácido nítrico concentrado
Realización práctica
  • 1.- Se introduce una pizca de cobre en un tubo de ensayo y se añade nítrico en él con un cuentagotas (50 gotas).
  • 2.- Se tapa el tubo de ensayo y se observa el gas formado.
  • 3.- Repetimos la operación con otro tubo de ensayo.
  • 4.- Sumergimos uno de los tubos, A; en un baño de hielo y agua (0 ºC) y el segundo, B, en agua hirviendo (100 ºC).
  • 5.- Observaremos que el tubo a 0 ºC va perdiendo color hasta quedarse ligeramente amarillo, mientras que el tubo que se pone a 100 ºC, toma un color pardo rojizo.
  • 6.- Si a continuación introducimos los dos matraces en un recipiente con agua a 25 ºC, el gas incoloro (frío) se oscurece y el gas rojizo (caliente) se aclara.
Produciendo NO2
Precauciones
  • Hay que extremar las precauciones cuando se trabaja con productos químicos, sobre todo si estos son ácidos.
  • El NO2 es un gas bastante tóxico por lo que es recomendable efectuar la obtención en una vitrina o en una habitación aireada.
Explicación científica
NO2 recogido para estudiar el equilibrio que forma con el N2O4

El cobre reacciona con el ácido nítrico concentrado dando una disolución azulada de nitrato de cobre (II). Se desprenden gases pardos rojizos de dióxido de nitrógeno.

Cu(s) + 4 HNO3  ®  Cu(NO3)2(aq) + 2 H2O + 2 NO2 (g)
                                                                         Pardo rojizo

El ácido nítrico reacciona con determinados metales produciendo NO2, que es un gas de color pardo y bastante tóxico. Este gas a bajas temperaturas se dimeriza y se transforma en N2O4, que es incoloro.
Algunas reacciones químicas son reversibles, es decir, que los productos resultantes pueden en parte combinarse entre sí, a medida que se van formando y originar las sustancias de partida, hasta que alcanza un estado de equilibrio.

Cuando introducimos el tubo en el baño frío el equilibrio de la reacción de dimerización se desplaza hacia la formación del tetróxido, mientras que la acción térmica del baño caliente desplaza el equilibrio hacia la formación del dióxido (rojizo).

N2O4  ®   2 NO2

Curiosidades y otras cosas

Bibliografía
 

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