Bases Moleculares de la Vida

Lic. Ana Cecilia Chévez, Lic. Ana Cecilia Chévez, MSc.MSc.

Reacciones reversibles e irreversibles.

Constante de equilibrio.

Equilibrios homogéneos y heterogéneos. Factores que afectan al equilibrio. Principio de Le Chatelier

¿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 EQUILIBRIO QUÍMICO:EQUILIBRIO QUÍMICO:"El equilibrio químico es un estado en el cual la

velocidad a la que los productos se forman es igual a la velocidad a la que los reactivos se producen"

Reacciones irreversibles:Reacciones que transcurren hasta el final C3H8 + 5 O2 3 CO2 + 4 H2O

Reacciones reversibles:Reacciones que no transcurren en su totalidad REACTIVOS PRODUCTOS

A + B C + D

Equilibrio de moléculas (H2 + I2 2 HI)

Equilibrio químico

Con

cent

raci

ones

(m

ol/l)

Tiempo (s)

[HI]

[I2]

[H2]

Constante de equilibrio (Keq)

En una reacción cualquiera:

a A + b B c C + d D

para concentraciones en el equilibrio La constante Kc cambia con la

temperatura.

¡ATENCIÓN!: Sólo se incluyen las especies gaseosas y/o en disolución. Las especies en estado sólido o líquido tienen concentración constante y por tanto, NO se integran en la constante de equilibrio.

[ ] [ ]

[ ] [ ]

c d

c a b

C DK

A B

Equilibrio Homogéneo: Todas las especies en la misma fase

N2O4(g) 2NO2(g)

Equilibrio Heterogéneo: Las especies están en varias fases

CaCO3(s) CaO (s) + CO2(g)

NH4HS (s) NH3(g)+ H2S (g)

a) N2O4(g) 2NO2(g);b) 2Hg(l) + O2(g) 2HgO(s);c)CaCO3(s) CaO(s) + CO2(g); d) 2 NaHCO3(s) Na2CO3(s) + H2O(g) +CO2(g).

Ejercicio: Escribir las expresiones de KC para los siguientes equilibrios químicos:

2

2

2 4

[ ]

[ ]c

NOK

N O 2[ ]cK CO

2 2[ ] [ ]cK CO H OKc = 1/[O2]

La magnitud Kc mide el grado en que se produce una reacción, así:

Significado del valor de Kc

• Cuando Kc > 1 En el equilibrio la mayoría de los reactivos se convierten en productos.

Se desplaza hacia la derecha Favorece productos

Se desplaza hacia la izquierdafavorece reactivos

Significado del valor de Kc

H2 (g) + Cl2 (g) ↔ 2HCl (g) Kc = 2.5 x 1033 298 K

Significado del valor de Kc

En el equilibrio, la mayoría de los reactivos quedan sin reaccionar, formándose sólo pequeñas cantidades de productos.

Cuando Kc < 1

Se desplaza hacia la derecha Favorece productos

Se desplaza hacia la izquierdafavorece reactivos

Significado del valor de Kc

N2(g)  +  O2(g) ↔ 2 NO (g)        Kc  = 5.3 x 10–31 298 K

Modificaciones del equilibrio

Si un sistema se encuentra en equilibrio (Q = Kc) y se produce una perturbación: Cambio en la concentración de alguno de

los reactivos o productos. Cambio en la presión (o volumen) Cambio en la temperatura.

El sistema deja de estar en equilibrio y trata de volver a él.

Principio de Le Chatelier

Cuando se somete un sistema en equilibrio a una modificación de: la temperatura, la presión o la concentración de una de las especies reaccionantes; el sistema responde alcanzando un nuevo equilibrio que contrarresta el efecto de la modificación.

Cambios en la Concentración

Cambios en la presión - volumen

Cambios en la temperatura

Factores que

modifican el Equilibrio

Efecto de la modificación en la Concentración

N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g)

CambiosAumenta conc. NH3

Disminuye conc. NH3

Disminuye conc. N2 o H2

Aumenta conc. N2 o H2

El Equilibrio se desplazaIzquierdaDerechaDerechaIzquierda

Efecto de la modificación en la presión

N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g)

Disminuye presión

Hacia donde haya más moles

Aumenta presión

Hacia donde haya menos moles

Cambios El Equilibrio se desplaza

CH4 + O2 CO2 + H2O ∆H = - 802 KJ/mol

CH4 + O2 CO2 + H2O + ∆ EFECTO DESPLAZAMIENTO

DISMINUCION DE LA TEMPERATURA

IZQUIERDA

AUMENTO DE LA TEMPERATURA

DERECHA

Efecto de la modificación temperatura.

N2O4 (g) 2 NO2 (g) H = + 58,2 KJ /mol

N2O4 (g) + ∆ 2 NO2 (g)

EFECTO DESPLAZAMIENTO

DISMINUCION DE LA TEMPERATURA

IZQUIERDA

AUMENTO DE LA TEMPERATURA

DERECHA

Variaciones en el equilibrio

[reactivos] > 0 [reactivos] < 0 [productos] > 0 [productos] < 0 T > 0 (exotérmicas) T > 0 (endotérmicas) T < 0 (exotérmicas) T < 0 (endotérmicas) p > 0 Hacia donde menos nº moles de gases p < 0 Hacia donde más nº moles de gases

MUY IMPORTANTE

MUY IMPORTANTE

Variación en el

equilibrio

Equilibrio químico aplicado

Hb(aq) + O2(g) HbO2(aq) 1. Escribir la expresión de la constante de equilibrio.

2. Suponga que la Keq=1x10-1 ¿Cuáles especies predominan? ¿Cómo respondería el organismo para desplazar el equilibrio a la formación de HbO2.

3. Si a 7000 m la PO2 = 0.07 atm y a nivel del mar es 0.2 atm. Analice según Le Chatelier el desplazamiento del equilibrio con la variación de la presión.

4. Suponiendo que la reacción es endotérmica ¿Cuál será la estación (invierno/verano) mas idónea para escalar una montaña.

Gracias por la atención