Principio di Le Chatelier, relazione di laboratorio

Materiali:

• 4 provette;

• Portaprovette;

• (Pennarello rosso;)

• 2 pipette;

• 3 spatole;

• 2 becher (100mL);

• 2 cilindri (portata: 10mL, sensibilità: ±0,2mL).

Strumenti:

• Vortex.

Sostanze:

• Cloruro ferrico FeCl3 0,005M;

• Tiocianato di potassio KSCN 0,005M;

• Tiocianato ferrico Fe(SCN)3;

• Cloruro di potassio KCl;

• Idrogenofosfato di sodio Na2HPO4.

Procedimento:

Prova 1:

• Prelevare 5mL di cloruro ferrico e 5mL di tiocianato di potassio, entrambi si devono già trovare in soluzione acquosa, e inserirli nella 1° provetta. A questo punto aiuto il mescolamento del tutto per mezzo del vortex. Una volta raggiunto l'equilibrio annoto il colore della soluzione. Questa provetta sarà il campione di confronto;

Prova 2:

• Prelevare 5mL di cloruro ferrico e 5mL di tiocianato di potassio, entrambi si devono già trovare in soluzione acquosa, e inserirli nella 2° provetta. A questo punto aiuto il mescolamento del tutto per mezzo del vortex. Aggiungere una piccola quantità, circa "una punta di spatola", di cloruro ferrico solido. A questo punto aiuto il mescolamento del tutto per mezzo del vortex. Una volta raggiunto l'equilibrio annoto il colore della soluzione;

Prova 3:

• Prelevare 5mL di cloruro ferrico e 5mL di tiocianato di potassio, entrambi si devono già trovare in soluzione acquosa, e inserirli nella 3° provetta. A questo punto aiuto il mescolamento del tutto per mezzo del vortex. Aggiungere una piccola quantità, circa una "punta di spatola", di tiocianato di potassio solido. A questo punto aiuto il mescolamento del tutto per mezzo del vortex. Una volta raggiunto l'equilibrio annoto il colore della soluzione;

Prova 4:

• Prelevare 5mL di cloruro ferrico e 5mL di tiocianato di potassio, entrambi si devono già trovare in soluzione acquosa, e inserirli nella 4° provetta. A questo punto aiuto il mescolamento del tutto per mezzo del vortex. Aggiungere una piccola quantità, circa una "punta di spatola", di idrogenofosfato di sodio solido. A questo punto aiuto il mescolamento del tutto per mezzo del vortex. Una volta raggiunto l'equilibrio annoto il colore della soluzione;

Risultati delle prove

Risultati: Ad equilibrio, il contenuto della provetta campione era arancione, il contenuto della 2° provetta era rosso chiaro, il contenuto della 3° provetta era di un rosso più intenso rispetto a quello della seconda e il contenuto della 4° provetta era giallo chiaro. Inoltre il cloruro ferrico è giallo, il tiocianato di potassio è incolore, il tiocianato ferrico è rosso bruno/scuro e il cloruro di potassio è incolore.

Conclusioni e analisi

Conclusioni: Lo scopo dell'esperienza è stato quello di, prima di tutto, costruire un equilibrio facendo reagire il cloruro ferrico, di colore giallo, e il tiocianato di potassio, incolore:

FeCl3+3KSCN⇄Fe(SCN)3+3KCl. I prodotti ottenuti sono il tiocianato ferrico, di colore rosso scuro, e il cloruro di potassio, incolore.

Per poi perturbare dall'esterno l'equilibrio costruito per vedere come il sistema risponda in modo da opporsi alla perturbazione, cercando di ristabilire un nuovo equilibrio, in linea con il Principio di Le Châtelier.

Nella prova 2, aggiungendo del cloruro ferrico solido, è stato perturbato l'equilibrio in quanto è aumentata la concentrazione di un reagente, il cloruro ferrico. A dimostrare che l'equilibrio è stato perturbato, è cambiato il colore del contenuto della provetta: da giallo è diventato rosso chiaro. Aggiungendo il cloruro ferrico solido, il valore dell'espressione di massa, ovvero il quoziente di reazione, a quella specifica temperatura in cui si trovava il sistema, era cambiato e non coicdiceva più con la costante di equilibrio, perciò, per raggiungere un nuovo equilibrio, poichè vi era una maggiore concentrazione di reagenti, il sistema ha spostato il suo equilibrio verso destra, andando a generare nuovo tiocianato ferrico, di colore rosso intenso; questo è il motivo per il quale, al termine della prova, il contenuto della provetta aveva un colore più intenso rispetto all'inizio.

Nella prova 3, aggiungendo del tiocionato di potassio, si è aggiunto un reagente e quindi la motivazione per la quale il contenuto della provetta aveva un colore più intenso rispetto all'inizio della prova è lo stesso della prova 2.

Nella prova 4 è stato aggiunto idrogenofosfato di sodio che ha reagito con il cloruro ferrico secondo la seguente reazione:

3Na2HPO4+2FeCl3⇄Fe2(HPO4)3+6NaCl.

Perciò è stato sottratto del cloruro ferrico, dall'equilibrio iniziale, in altri termini è diminuita la concentrazione di codesto reagente; ne deriva che il valore dell'espressione di massa, ovvero il quoziente di reazione, a quella specifica temperatura in cui si trovava il sistema, era cambiato e non coinciceva più con la costante di equilibrio, perciò, per raggiungere un nuovo equilibrio, poichè vi era una minore concentrazione di reagenti, la reazione ha spostato il suo equilibrio verso sinistra, andando a generare nuovo cloruro ferrico, di colore giallo; questo è il motivo per il quale il contenuto della provetta aveva un colore meno intenso rispetto all'inizio della prova.