clase equilibrio quimico aspectos cualitativos

8/18/2019 Clase Equilibrio Quimico Aspectos Cualitativos

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Equilibrio químico

Unidad 2


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2Contenidos1.- Concepto de equilibrio químico.

1.1. Características. Aspecto dinámico de las reaccionesquímicas.

2.- Ley de acción de masas. KC.3.- rado de disociación α.

3.1. !elación KC con α.

".- Kp. !elación con Kc".1. #a$nitud de las constantes de equilibrio.

%.- Cociente de reacción.&.- #odi'icaciones del equilibrio. (rincipio de Le C)atelier.

&.1. Concentración en reacti*os y productos.&.2. Cambios de presión y temperatura.&.3. (rincipio de Le C)atelier.

&.". +mportacia en procesos industriales.,.- quilibrios )etero$neos.


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3

¿Qué es un equilibrio químico?Es una reacción que nunca llega a

completarse, pues se produce en ambos

sentidos (los reactivos forman productos,

y a su vez, éstos forman de nuevo

reactivos).Cuando las concentraciones de cada una

de las sustancias que intervienen

(reactivos o productos) se estabiliza se

llega al /U+L+0!+ /U#+C./U+L+0!+ /U#+C.


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4

Equilibrio de moléculas

(H2 + I2

2 HI)

!"#$% &'&& *&


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,ariaci-n de la concentraci-n

con el tiem.o (H2 + I2

2 HI)quilibrio químico

C o n

c e n t r a c i o n e s

( m o l / l )

Tiempo (s)

[HI]

[I2]

425


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/

"eacci-n0 H2 + I2 2 HI


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1

Constante de equilibrio ( c)

En una reacción cualquiera:a ! b " c C ! d #la constante $c tomar% el valor:

para concentraciones en el equilibrio

&a constante $c cambia con la temperatura

6A78C+98:; 'ólo se incluyen las especiesgaseosas yo en disolución. &as especies en estadosólido o lquido tienen concentración constante y portanto, se integran en la constante de equilibrio.

* + * +

* + * +

c d

c a b

C D

K A B

×

= ×


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Constante de equilibrio ( c)En la reacción anterior:

-(g)! -(g) - (g)

El valor de K C, dada su e/presión, depende de

cómo se a0uste la reacción.

Es decir, si la reacción anterior la 1ubiéramos

a0ustado como: 2 -(g) ! 2 -(g) (g), laconstante valdra la raz cuadrada de la anterior.

-

- -

* +

* + * +c

HI K

H I

=

×


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Ejemplo: 5en6amos el equilibrio0 2 *%2(6) + %2(6)

2 *%3(6) *e 7acen cinco e8.erimentos en los que

se introducen di9erentes concentraciones iniciales

de ambos reacti:os (*%2 ; %2) *e .roduce la

reacci-n ; una :e< alcan


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>

En la reacción anterior:

- '=-(g) ! =-(g) - '=5(g)

$C se obtiene aplicando la e/presión:

y como se ve es pr%cticamente constante.

Concentr. iniciales

Concentr. equilibrio

?25 25 ?35 ?25 25 ?35 $c

@p 1 3,-33 3,-33 4 3,353 3,667 3,683 -89,-

@p 2 3,673 3,33 4 3,36 3,55- 3,657 -;3,6

@p 3 4 4 3,-33 3,375 3,3-< 3,65 -;3,3

@p " 4 4 3,833 3,65- 3,3


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>>*i6ni9icado del :alor de c

tiempo

C @ >

c o n c e n t r a c i ó n

tiempo

C A >

c

o n c e n t r a c i ó n

C B >2

c o n c e n t r a c

i ó n

tiempo


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>2

Da6nitud de c ; ..

El valor de ambas constantes puede variar entrelmites bastante grandes:

-(g) ! Cl-(g) - Cl (g)$c (-9; $) > -,7 ?6355

La reacción está muy desplazada a la derecha.-(g) ! -(g) - (g)

$c ( 77,3

Se trata de un verdadero equilibrio.

@-(g) ! =-(g) - @= (g)$c (-9; $) > 7,5 ?63 A56

La reacción está muy desplazada a la izquierda, esdecir, apenas se orman productos.


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>3

Constante de equilibrio ( .)

En las reacciones en que intervengan

$ases es mas sencillo medir presionesparciales que concentraciones:

a ! b " c C ! d #y se observa la constancia de $p viene

definida por:

c d C DP a d

A D

p pK

p p

×

=

×


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>4


n la reacción *ista anteriormente; 2 ?2 2 2 ?3 p


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>


(continuaci-n)FemosH puesH que K( puede depender de latemperatura siempre que )aya un cambio en el nI demoles de $ases

pcc D pEd C]c c D E]d dKp B B B pAa D p0b A]a a D 0]b b

en donde n B incremento en nI de moles de $ases

∆

= × ( ) n

P C K K RT


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>/

Cociente de reacci-n (Q)

En una reacción cualquiera:

a ! b " c C ! d #

se llama cociente de reacción a:

Biene la misma fórmula que la $c peroa diferencia que las concentracionesno tienen porqué ser las del equilibrio.

* + * +

* + * +

×=

×

c d

a b

C DQ

A B


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>1

Cociente de reacci-n (Q) (cont)?i / B Kc entonces el sistema est% en equilibrio.

?i / J Kc el sistema evolucionar% 1acia laderec1a, es decir, aumentar%n las

concentraciones de los productos y disminuir%n

las de los reactivos 1asta que se iguale con

$c.

?i / Kc el sistema evolucionar% 1acia laizquierda, es decir, aumentar%n las

concentraciones de los reactivos y disminuir%nlas de los productos 1asta que se iguale con

$c

VerLe Chat

(simulación

equilibrio)


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>

Dodi9icaciones del equilibrio

?i un sistema se encuentra enequilibrio y se produce unaperturbación; A Cambio en la concentración de al$uno

de los reacti*os o productos. A Cambio en la presión

A Cambio en la temperatura.l sistema dea de estar en

equilibrio y trata de *ol*er a l.


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>Cambio en la concentraci-n de

al6uno de los reacti:os o .roductos 'i una vez establecido un equilibrio se vara la

concentración algDn reactivo o producto el equilibrio

desaparece y se tiende 1acia un nuevo equilibrio.

&as concentraciones iniciales de este nuevo

equilibrio son las del equilibrio anterior con las

variaciones que se 1ayan introducido.

&ógicamente, la constante del nuevo equilibrio es la

misma, por lo que si aumenta * reactivos+, !↓ y lamanera de volver a igualarse a $C sera que

* reactivos+ ↓ (en cantidades estequiométricas) y, enconsecuencia, que *productos+ ↑.

2


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2

Cambio en la .resi-n

(o :olumen)En cualquier equilibrio en el que 1aya un

cambio en el nDmero de moles entre reactivos

y productos como por e0emplo :

"! C (en el caso de una disociación es un

aumento del nDmero de moles) ya se vio que

$c ≅ c ?α-

l aumentar pF (o disminuir el volumen)

aumenta la concentración y eso lleva consigouna menor αF, es decir, el equilibrio sedesplaza 1acia la izquierda que es donde

menos moles 1ay.

2>


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2>

Cambio en la .resi-n

(o :olumen) (continuaci-n)Este desplazamiento del equilibrio 1acia donde

menos moles 1aya al aumentar la presión es

v%lido y generalizable para cualquier equilibrioen el que inter*en$an $ases .

&ógicamente, si la presión disminuye, el efectoes el contrario.

'i el nDmero de moles total de reactivos es igual

al de productos (a!b >c!d) se pueden eliminar

todos los volDmenes en la e/presión de $c, con

lo que éste no afecta al equilibrio (y por tanto,

tampoco la presión).

22

Hroblema


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Ejemplo: #na mea> quilibrio; - (g) ! - (g) - (g)Goles inic.: 5,7 -,7 3

Goles reac: -,-7 -,-7 (,7)

Goles equil. 6,-7 3,-7 ,7

conc. eq(moll) 3,6-7 3,3-7 3,7[]- 3,7- G-

$c > 4444 > 444444444 > &"HM&"HM [-] ? [-] 3,6-7 G ? 3,3-7 G

$H > $c ? (IB)3 > &"HM&"HM

Hroblema

'electividad

(Junio 9;)

Hroblema

'electividad

(Junio 9;)

23

Hroblema


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23

Ejemplo (cont): b)b) a concentraci-n de loscom.uestos si el :olumen se reduce a la mitad

manteniendo constante la tem.eratura a 4FC

b>b> En este caso el volumen no influye en el equilibrio, puesal 1aber el mismo nK de moles de reactivos y productos Hse eliminan todas las LF en la e/presión de $C.

Hor tanto, las concentraciones de reactivos y productos,

simplemente se duplican:[-] > 6,-7 mol7 & > 3,-73 G[-] > 3,-7 mol7 & > 3, 373 G[] >,7 mol 7 & > 3,93 G

'e puede comprobar que:

[]- (3,93 G)-$c > 4444 > 44444444 > &"HM&"HM [-] ? [-] 3,-73 G ? 3,373 G

Hroblema

'electividad

(Junio 9;)

Hroblema

'electividad

(Junio 9;)

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Cambio en la tem.eratura

?e obser*a queH al aumentar 7 el sistemase desplaNa )acia donde se consumacalorH es decirH )acia la iNquierda en las

reacciones e@otrmicas y )acia laderec)a en las endotrmicas.

?i disminuye 7 el sistema se desplaNa

)acia donde se desprenda calor .

2


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2

Ejemplo: ¿Hacia d-nde se des.la 444444 [-=]

a>a> l p↓ el equilibrio → (donde m%s moles de gases1ay: 6 de C= ! 6 de - frente a 6 sólo de -=)

b>b> l B↑ el equilibrio también se desplaza 1acia → donde se consume calor por ser la reacción

endotérmica.

2/


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2/

$rinci.io de e C7atelier

OUn cambio o perturbación encualquiera de las *ariables quedeterminan el estado de equilibrio

químico produce un desplaNamientodel equilibrio en el sentido decontrarrestar o minimiNar el e'ecto

causado por la perturbaciónP.

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,ariaciones en el equilibrio reacti*os5 Q

reacti*os5 J Q ←

productos5 Q ←

productos5 J Q

7 Q ←

7 Q

7 J Q

7 J Q ←

p Q 4acia donde menos nI moles de $ases

p J Q 4acia donde más nI moles de $ases

# U R + # ( 1 ! 7 A 8 7 -

# U R + # ( 1 ! 7 A 8 7 -

# U R + # ( 1 ! 7 A 8 7 -

# U R + # ( 1 ! 7 A 8 7 -

Variaciónen el

equilibrio
http://www.chm.davidson.edu/java/LeChatelier/LeChatelier.htmlhttp://www.chm.davidson.edu/java/LeChatelier/LeChatelier.htmlhttp://www.chm.davidson.edu/java/LeChatelier/LeChatelier.htmlhttp://www.chm.davidson.edu/java/LeChatelier/LeChatelier.html

clase equilibrio quimico aspectos cualitativos

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