Determinación experimental de las propiedades termodinámicas de la reacción del producto de solubilidad del hidróxido de calcio en medio acuoso
Contenido principal del artículo
Resumen
Se propone un experimento para estudiantes de licenciatura en química, basado en la reacción del producto de solubilidad del hidróxido de calcio, Ca(OH)₂, en medio acuoso:
Ca(OH)2 (s) ⇌ Ca2+ (ac) + 2 OH‒ (ac)
Se determinó experimentalmente la constante de equilibrio aparente (Kps) como función de la temperatura a fuerza iónica constante. Dado que la disolución es no ideal por la alta concentración de soluto, se empleó el modelo de Debye-Hückel extendido para obtener los coeficientes de actividad de los iones y calcular la constante de equilibrio termodinámica para cada temperatura. Posteriormente, se ajustó la ecuación de van’t Hoff al conjunto de datos para determinar Δhr0 y Δsr0, así como ΔGr0 a 298,15 K, evaluando sus incertidumbres y comparando los resultados experimentales con valores reportados en la literatura. Este experimento permite a los estudiantes comprender conceptos fundamentales de equilibrio químico, termodinámica y comportamiento de electrolitos, integrando teoría y práctica en un protocolo didáctico que refuerza habilidades analíticas y experimentales en química física.
Detalles del artículo
Citas en Dimensions Service
Citas
Agrios, G. N. (2005). Plant pathology (5th ed.). Elsevier.
Aranguri-Llerena, G., y Huarcaya-Mendoza, N. J. (2024). Validación de la ecuación de Nernst y una ecuación que estima la masa de hidróxido de calcio para un determinado pH. Educación Química, 35(2), 89–99. https://doi.org/10.22201/fq.18708404e.2024.2.86430 DOI: https://doi.org/10.22201/fq.18708404e.2024.2.86430
Atkins, P., y de Paula, J. (2010). Physical chemistry (9th ed., pp. 213, 220). H. Freeman and Company.
Bates, R. G., Bower, V. E., y Smith, E. R. (1956). Calcium hydroxide as a highly alkaline pH standard. Journal of Research of the National Bureau of Standards, 56(6), 305–312. https://nvlpubs.nist.gov/nistpubs/jres/56/jresv56n6p305_A1b.pdf DOI: https://doi.org/10.6028/jres.056.040
Berrio, A. T. (2009). La experimentación dirigida como método eficaz de la investigación y del aprendizaje significativo [Proyecto aplicado, Universidad Nacional Abierta y a Distancia UNAD]. Repositorio Institucional UNAD.
Brady, N. C., y Weil, R. R. (2016). The nature and properties of soils (15th ed.). Pearson.
Brown, T. L., LeMay, H. E., Jr., y Murphy, C. J. (2009). Química: La ciencia central (13th ed., pp. 674–678). Pearson Educación.
Catenaccio, A., Daruich, Y., y Magallanes, C. (2003). Temperature dependence of permittivity of water. Chemical Physics Letters, 367, 669–671. https://doi.org/10.1016/S0009-2614(02)01735-9 DOI: https://doi.org/10.1016/S0009-2614(02)01735-9
Clark, D. M., Zemaitis, J. F., Jr., Rafal, M., y Scrivner, N. C. (1986). Handbook of aqueous electrolyte thermodynamics: Theory & applications (pp. 55–59). Wiley-Interscience. DOI: https://doi.org/10.1002/9780470938416
Chang, R. (2008). Fisicoquímica (3rd ed., pp. 271–272). McGraw Hill.
Chang, R., y Goldsby, K. A. (2009). Química (12th ed., pp. 745–753). McGraw Hill.
Cooper, C. D., y Alley, F. C. (2010). Air pollution control: A design approach (4th ed.). Waveland Press.
Joint Committee for Guides in Metrology. (2008). Evaluation of measurement data—Guide to the expression of uncertainty in measurement (GUM) (JCGM 100:2008, pp. 2–12, 23–27, 34–36, 47, 70–78). Bureau des Poids et Mesures.
Euler, W. B., Kirschenbaum, L. J., y Ruekberg, B. (2000). Determination of Ksp, ΔG°, ΔH°, and ΔS° for the dissolution of calcium hydroxide in water. Journal of Chemical Education, 77(8), 1039–1040. https://doi.org/10.1021/ed077p1039 DOI: https://doi.org/10.1021/ed077p1039
Fellows, P. J. (2016). Food processing technology: Principles and practice (4th ed.). Woodhead Publishing.
Gagliardi, L. G., Castells, C. B., Ràfols, C., Rosés, M., y Bosch, E. (2007). Static dielectric constants of acetonitrile/water mixtures at different temperatures and Debye–Hückel A and a₀B parameters for activity coefficients. Journal of Chemical & Engineering Data, 52, 1103–1107. https://doi.org/10.1021/je700055p DOI: https://doi.org/10.1021/je700055p
Harvey, D. (2023). Coeficientes de actividad. LibreTexts. Consultado en diciembre de 2024, de https://espanol.libretexts.org/Quimica/Qu%C3%ADmica_Anal%C3%ADtica/An%C3%A1lisis_Instrumental_(LibreTextos)/35%3A_Apendicias/35.07%3A_Coeficientes_de_actividad
Joint Committee for Guides in Metrology. (2012). International vocabulary of metrology—Basic and general concepts and associated terms (VIM) (JCGM 200:2012, pp. 16–28).
Kielland, J. (1937). Individual activity coefficients of ions in aqueous solution. Journal of the American Chemical Society, 59(9), 1675–1678. https://doi.org/10.1021/ja01288a032 DOI: https://doi.org/10.1021/ja01288a032
Levine, I. N., y de Paula, J. (2008). Physical chemistry (1st ed., pp. 212–215, 284–285, 290). W. H. Freeman & Co.
Medeiros, M. (2017). Equilibrio de fases y químico (1.ª ed., pp. 280–281). UNAM.
Mehta, P. K., y Monteiro, P. J. M. (2014). Concrete: Microstructure, properties, and materials (4th ed.). McGraw Hill.
Menéndez, M. I., y Borge, J. (2014). Ion association versus ion interaction models in examining electrolyte solutions: Application to calcium hydroxide solubility equilibrium. Journal of Chemical Education, 91(1), 91–95. https://doi.org/10.1021/ed4004589 DOI: https://doi.org/10.1021/ed4004589
Miller, J. N., y Miller, J. C. (2005). Statistics and chemometrics for analytical chemistry (5th ed., pp. 107–118). Pearson Prentice Hall.
NIST CODATA. (2024). Universal gas constant. Consultado en diciembre de 2024, de https://physics.nist.gov/cgi-bin/cuu/Value?r
Serway, R. A., y Faughn, J. S. (2003). College physics (6th ed., pp. 262–263). Thompson.
Speight, J. G. (2005). Lange’s handbook of chemistry (16th ed., pp. 1243–1251). McGraw Hill.
Spellman, F. R., y Drinan, J. (2012). The drinking water handbook (2nd ed.). CRC Press. DOI: https://doi.org/10.1201/b12305
Williams, A., De Halleux, B., Diamondstone, B., y Ellison, S. (1995). Cuantificación de la incertidumbre en mediciones analíticas (pp. 18–21, 77, 82–84). Eurachem Citac.

Esta obra está bajo una licencia internacional Creative Commons Atribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0.

Educación Química por Universidad Nacional Autónoma de México se distribuye bajo una Licencia Creative Commons Atribución-NoComercial-SinDerivar 4.0 Internacional.
Basada en una obra en http://www.revistas.unam.mx/index.php/req.