GEOQUMICA

Semestre 2

2014TEMA: Equilibrio QumicoEquilibrio Qumico

La mayora de las reacciones qumicas son reversibles, al menos en cierto grado. En un proceso reversible, la reaccin procede inicialmente hacia la formacin de productos (reaccin directa). En cuanto se forman algunas molculas de producto productos (reaccin directa). En cuanto se forman algunas molculas de producto estas reaccionan y forman molculas de reactivos comenzando el proceso inverso (reaccin inversa).

El equilibro qumicose alcanza cuando las velocidades de las reacciones directa e inversa se igualan y las concentraciones netas de reactivos y las concentraciones netas de reactivos y productos se mantienen constantes.

El grfico representa una reaccin reversible

Constante de Equilibrio

Consideremos la siguiente reaccin reversible:

aA(ac) + bB(ac) cC(ac) + dD(ac)

donde a,b,c y d son coeficientes estequiomtricos de las especies A,B,C y D.En equilibrio qumico se cumple:

Kc = [C]cx[D]d

[A]ax[B]b

Donde Kc = Constante de equilibrio expresada en funcin de las concentraciones molares

Constante de Equilibrio

[ ] [ ]dc DC=

( ) ( )dDc

C PPK =

a A (g) + b B (g) c C (g) + d D (g)

[ ] [ ][ ] [ ]bac BA

DCK =

( ) ( )( ) ( )bB

a

A

DCP

PP

PPK =

La constante de equilibrio depende de la temperatura a que ocurre

la reaccin.

La expresin de la constante de equilibrio lleva en el numerador la concentracin de productos y en el denominador la de reactantes todos elevadas a las potencias respectivas.

La constante de equilibrio depende de la temperatura a que ocurre la reaccin.

Las concentraciones de las especies reactivas se expresan en Molaridad ( mol/litro).

Para equilibrios en que intervienen reactivos y productos en diferentes fases (s, l, g o ac) las concentraciones de slidos y lquidos no aparecen en la slidos y lquidos no aparecen en la expresin de la constante de equilibrio

Relacin entre Kc y Kp

Si n = moles de productos - moles de reactantes.

Se cumple que: Kp = KC (RT)n

La expresin de la constante de equilibrio de reacciones

heterogneas solo incluye las sustancias que participan en estado

gaseoso o en solucin acuosa.

2 NaHCO3 (s) Na2CO3 (s) + H2O (g) + CO2 (g)

Kc = [H2O] [ CO2] Kp = PH2O PCO2

H2O (g) H2O (l)

Kc = 1 / [H2O] Kp = 1 / PH2O

Ejemplo:

Escriba expresin de Kc para la reaccin:

BaS(s) + 2O2(g) BaSO4(s)Kc = 1

[O2]2

Escriba expresin de Kc para la reaccin:

NiCO3(s) + 2H+(ac) Ni2+(ac) +CO2(g) + H2O(l)

Kc = [Ni2+][CO2]

[H+]2

Ejercicio: Escriba las expresiones para Kc para las

siguientes reacciones qumicas.

CH4(g) + 2H2S(g) CS2(g) + 4H2(g)

Ni(CO)4 (g) Ni(s) + 4CO(g)

Fe2O3(s) + 3H2(g) 2Fe(s) + 3H2O (l)

FeO(s) + H2(g) Fe(s) + H2O(g)

Clculo de concentraciones en equilibrio

Ejercicio :

Una mezcla de 0,500 mol de H2 y 0,500 mol de I2 se coloca en un recipiente de acero inoxidable de 1,00 Litro a 430 C. la constante de equilibrio Kc para la reaccin:

H2(g) + I2(g) = 2HI(g) es 54,3 a esa temperatura. Calcule las concentraciones de H , I y HI en equilibrio.las concentraciones de H2, I2 y HI en equilibrio.

H2(g) + I2(g) = 2HI(g)

[ ]inicial 0,500 0,500 0,000

[ ]equilibrio 0,500-x 0,500-x 2x

54,3 = (2x)2 se extrae raz cuadrada a ambos lados de la ecuacin

(0,500-x)2

7,37 = 2x x= 0,393 M

(0,500 x)

Luego, concentraciones en equilibrio son:

[H2] = 0,500-x = 0,500- 0,393= 0,107 M[H2] = 0,500-x = 0,500- 0,393= 0,107 M

[I2] = 0,500-x = 0,500- 0,393 = 0,107 M

[HI] = 2x = 2x0,393= 0,786 M

Ejercicio:

El valor de la Kc de la reaccin:

C(s) + CO2(g) = 2CO(g) es 1.6.

Cul es la concentracin de equilibrio de CO si la concentracin de equilibrio de CO2 es 0.50 M?

Clculo de la constante a partir de las concentraciones en equilibrio:

Calcule la constante de equilibrio de la reaccin siguiente si se determina que un tanque de 3.25 L contiene 0.343 mol de O2, 0.0212 mol de SO3, y

0.00419 mol SO2 en equilibrio.

2SO3(g) = 2SO2(g) + O2(g)2SO3(g) = 2SO2(g) + O2(g)

Kc = [SO2 ]2 x [O2 ]

[SO3]2

Kc = (0,00419/3,25)2 x (0,343/3,25)

(0,0212/ 3,25)2

Kc = 4,15x10-3

Factores Que Afectan Al Estado de Equilibrio

Las condiciones de la reaccin como: temperatura, presin y

concentracin, pueden desplazar un equilibrio.

El efecto de estos cambios sobre el equilibrio puede predecirse

mediante el PRINCIPIO DE LE CHATELIER.mediante el PRINCIPIO DE LE CHATELIER.

"Al aplicar un cambio sobre un sistema en equilibrio,

ste reacciona desplazando el equilibrio en la direccin que

contrarresta tal cambio".

Factores Que Afectan Al Estado de Equilibrio

Concentracin

Si se aumenta la concentracin de reactantes el equilibrio se

desplaza a los productos (derecha) y si se aumenta la concentracin

de productos el equilibrio se desplaza a los reactantes (izquierda).

N2O4 2 NO2

2

NO

=

4O2

N

2

2NO

cK

Qu efecto tiene una

disminucin de la [N2O4]?

El equilibrio se desplaza

hacia la izquierda

Qu efecto tiene un aumento

de la [N2O4]?

El equilibrio se desplaza

hacia la derecha

Ejemplo: analice qu ocurre al disminuir y aumentar concentraciones de las especies: FeSCN, Fe3+ y SCN-

FeSCN (ac) Fe3+(ac) + SCN-(ac)Rojo Amarillo incoloro

En la siguiente reaccin a 500C, se encuentra que en

equilibrio hay 2 moles de CH2O, 0,5 moles de CO y

0,5 moles de H2 en un recipiente de 2 L, cunto vale

Kc? resp: Kc =16

H2(g) + CO(g) CH2O(g)

Una mezcla de 0,100 moles de CO2, 0,05000 moles de

H2 y 0,1000 moles de H2O se colocan en un recipiente

de 1,000 L. Se establece el equilibrio siguiente:

CO2 (g) + H2 (g) CO(g)+ H2O(g)

En el equilibrio [CO2] = 0,0954 M.

a) Calcule la concentracin en el equilibrio de todas las

dems especies.

A cierta temperatura la constante de equilibrio

de la reaccin:

N2O4(g) 2NO2(g) es Kc= 3,51x10-4

Si introduce 0,60 mol de N2O4 en un recipiente

de 1Litro, calcule la concentracin de todas las

especies en equilibrio

Considere el siguiente equilibrio:

H2(g) + I2(g) 2HI(g)

Si introduce 0,5 mol de H2(g) y I2(g) en un recipiente de

1 litro calcule concentraciones de todas las especies

en equilibrio. Kc = 2,14x10-5