trabajo de termodinámica - equilibrio químico

7/21/2019 Trabajo de Termodinmica - Equilibrio Qumico

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Repblica Bolivariana de Venezuela

Ministerio del Poder Popular para la Educacin Universitaria

Universidad Politcnica Territorial del Oeste de Sucre

lodosbaldo Russian!

Pro"ra#a $acional de %or#acin Procesos &u'#icos(

Integrantes:

TSU. Daz ,Yulienne CI: 20.993.397

TSU. Esteves, Riar!" CI: 2#.09$.$#%

TSU. &'r(uez, T)a*lis CI: #9.0%2.9#$

TSU. +il, +reg"r* CI: #%.90$.9%2

Sein 0#.

Cu-an', &a*" !e 20#

/r". Cate!ra

Ing. 1"rena alle"


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INTRODUCCIN

La tercera ley fue establecida en 1906 por Walter Nernst, descubri

mientras investigaba a la entropa en las cercanas del cero absoluto. a !ue enun cristal perfecto en el cero absoluto ya no puede oscilar ninguna partcula, ya

no puede "aber un cambio en la entropa tiene una importancia considerable

en el an#lisis de reacciones !umicas y en la fsica cu#ntica. Los materiales

presentan propiedades e$tra%as cuando se enfran a temperaturas muy ba&as.

'lgunos pierden por completo su resistencia el(ctrica.

)l surgimiento de la tercera ley *abemos !ue a temperatura constante

+*!rev-. *in embargo, una reaccin !umica es un proceso irreversible, y la

medida del calor irreversible e isot(rmico de una reaccin de una reaccin no

nos proporciona +* de la reaccin. )s evidente, suministra una base para el

c#lculo de las entropas absolutas de las sustancias, las cuales pueden

utili/arse en las ecuacionesapropiadas para determinar la direccin de las

reacciones !umica.

Los criterio de e!uilibrio en reacciones !umicas la importante del

e!uilibrio es !ue la temperatura sea uniforme en todo el sistema o en las

partes del sistema en contacto t(rmico, si no se cumple esta condicin "abr#

transferencia de calor espont#nea de una /ona a otra del sistema, aun!ue

este se encuentre aislado. La )spontaneidad y e!uilibrio en el momento en

!ue la energa libre de ibbs total de los producto de la reaccin es igual a la

de los reaccionantes 2 345 se cumple !ue 0 y se "a alcan/ado el

estado de e!uilibrio termodin#mico, con lo !ue permanece constantes las

variables !ue de7nen el sistema presin, volumen, temperatura y

composicin y la 8omposicin de e!uilibrio de una me/cla gaseosa en un

sistema !ue se encuentra a una temperatura y presin especi7cadas

resolviendo la ecuacin del e!uilibrio de reaccin. )n ello &uega un papel

importante la constante de e!uilibrio.
http://www.monografias.com/trabajos13/sumato/sumato.shtml#SOLUCIONhttp://www.monografias.com/trabajos13/sumato/sumato.shtml#SOLUCION


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TERCERA LEY DE LA TERMODINAMICA

La temperatura afecta en forma directa a la funcin entropa al calcularla variacin de la entropa en los procesos. e esta manera una disminucin detemperatura inducir# una disminucin de entropa y viceversa. e esta manerasurge la siguiente interrogante :"asta dnde puede llegar la entropa; Larespuesta la ofrece la tercera ley de la termodin#mica.


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La sustancia ' cerca del cero absoluto, en el punto 1, la entropa s, es igual a laentropa cuando la temperatura sea cero, so. )ntonces,

+sso@s10

5ara !ue se satisfaga esta ecuacin, AB debe ser cero adiab#tico, por!uesino, el termino AB- tendera al infinito, lo cual es imposible. 5or tanto elproceso de 1 a 0 debe ser, en consecuencia, adiab#tico reversible.

)l estado de temperatura cero absoluto es muy conveniente para disponer dem#s energa, pero es imposible de lograr. *in embargo, los materiales cercanosa la temperatura cero son atractivos como fuentes de calor o traba&o.

SURGIMIENTO DE LA TERCERA LEY

*abemos !ue a temperatura constante +*!rev-. *in embargo, unareaccin !umica es un proceso irreversible, y la medida del calor irreversible eisot(rmico de una reaccin de una reaccin no nos proporciona +* de lareaccin.

)n una celda electro!umica se pueden llevar a cabo reacciones deforma reversible y usar las medidas en estas celdas para calcular el valor de +*en las reacciones. esafortunadamente, el n?mero de reacciones !ue puedenproducirse en una celda electro!umica es demasiado limitado como paraconstruir una tabla completa de entropas convencionales de compuestos, lo!ue genera un problema.


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La solucin a este problema se encuentra en la tercera ley de latermodin#mica. 'lrededor de 1900, .W. 2ic"ards midi +oen funcin de latemperatura para varias reacciones !umicas llevadas a cabo reversiblementeen celdas electro!umicas. Wlat"er Nernst se%alo !ue los datos de 2ic"ardsindicaban !ue para una reaccin el valor de la pendiente de la representacin

de +o

frente a tenda a cero cuando se apro$imaba al cero absoluto. 5ortanto, en 190C Nernst postulo !ue para cual!uier procesoD

)c. E

Funcin de ibbs, energa de ibbs o energa libre de ibbs.

'partir de , por consiguienteD

)c. G

)sto implica !ueD

)c. H

Nernst crey !ue )c. H era v#lida para cual!uier transformacin. *inembargo, el traba&o e$perimental posterior de *imon y otros demostr !ue esta

ecuacin solo se cumple en proceso !ue implican ?nicamente sustancias ene!uilibrio interno.

5or tanto, no se cumple para una transicin en la !ue interviene unl!uido superenfriado, la cual no est# en e!uilibrio interno.

e esta forma, tenemos como enunciado de Nernst@*imon de la terceraley de la termodin#mica el siguienteD

)n cual!uier proceso isot(rmico !ue impli!ue sustancias en e!uilibriointerno, la variacin de entropa tiende a cero cuando tiende a ceroD

)c. I

)l enunciado de Nernst@*imon se restringe a menudo a sustancias puras,pero de "ec"o es v#lido para me/clas. *in embargo aun!ue la tercera ley esv#lida para me/clas, es difcil encontrar la condicin de e!uilibrio internonecesaria en me/clas solidas a muy ba&as, por lo !ue es m#s seguro aplicar latercera ley solo a sustancias puras.


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DETERMINACIN DE ENTROPIA DE COMPUESTOS.

8on el ob&eto de ver como se utili/ar la ecuacin I para determinarentropas convencionales de compuestos, consideremos el proceso

)c. 6

onde los elementos puros y separados a 1 bar y se transforman en elcompuesto JEK a 1 bar y . 5ara este proceso,

)c. C

Nuestra eleccin arbitraria de la entropa de cada elemento como cero a

0 y 1 bar )c. 1 da 5ara el proceso )c.

6, la tercera ley )c. I, implica !ue . )n el limite 0, la ecuacin

C se transforma en , !ue escribimos de forma abreviada

como .

)$actamente los mismos argumentos se aplican a cual!uier compuesto.

5or tanto para cual!uier elemento o compuesto en e!uilibrio interno.

La tercera ley )c. I demuestra !ue una variacin isot(rmica de la presin deuna sustancia pura en !uilibrio interno en el limite del cero absoluto tiene+*0. 5or tanto podemos eliminar el superndice grado !ue indica 51bar.

ambi(n si entonces *o0 para cual!uier cantidad de sustancias pura.

Nuestra conclusin es !ue la entropa convencional de cual!uier elemento ocompuesto en e!uilibrio interno es cero en el lmite 0D

)lemento o compuesto en e!uilibrio interno.

'"ora !ue tenemos las entropas convencionales de estado normal de

sustancias puras a 0, sus entropas convencionales de estado normal acual!uier otra pueden "allarse f#cilmente mediante la ecuacin a 5 constante

, incluyendo adem#s la +* para cual!uier

transicin de fase entre el cero absoluto y E.


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onde es el cambio de entalpia molar de fusin y y

son las capacidades calor7cas molares de las formas slida y li!uida de lasustancia. 8omo la presin normal es 1 bar, cada t(rmino en la educacin Mcorresponde a una presin de 1 bar. Las propiedades termodin#micas de losslidos y de los l!uidos varan muy poco con la presin, y la diferencia entrelas propiedades de los slidos y l!uidos a 1bar y 1 atm no es detectablee$perimentalmente, de forma !ue no importa si la presin es 1 bar o 1 atm. '

1 atm, es el punto de fusin normal del slido.

APLICACIONES DE LA TERCERA LEY.

*eg?n la tercera ley de la termodin#mica, la entropa o desorden de uncristal puro sera nula en el cero absoluto> esto tiene una importanciaconsiderable en el an#lisis de reacciones !umicas y en la fsica cu#ntica. Losmateriales presentan propiedades e$tra%as cuando se enfran a temperaturasmuy ba&as. 'lgunos pierden por completo su resistencia el(ctrica.

No se puede llegar fsicamente al cero absoluto, pero es posibleacercarse todo lo !ue se !uiera. 5ara alcan/ar temperaturas muy fras, ocriog(nicas, se necesitan procedimientos especiales.

)ntre las muc"as aplicaciones industriales importantes de la criogeniaest# la produccin a gran escala de o$geno y nitrgeno a partir del aire. )l

o$geno tiene muc"os usosD por e&emplo, en motores de co"etes, en los altos"ornos, en sopletes de corte y soldadura o para "acer posible la respiracin ennaves espaciales y submarinos. )l nitrgeno se emplea en la produccin deamonaco para fertili/antes o en la preparacin de alimentos congelados !uese enfran con su7ciente rapide/ para impedir !ue se destruyan los te&idoscelulares. *e usa tambi(n como refrigerante y para el transporte de alimentoscongelados.

La criogenia "a "ec"o posible el transporte comercial de gas naturallicuado. *in la criogenia, la investigacin nuclear carecera de "idrgeno y"elio l!uidos para los detectores de partculas y para los potenteselectroimanes necesarios en los grandes aceleradores de partculas. )stosimanes tambi(n se emplean en la investigacin de fusin nuclear. 'lgunos

dispositivos infrarro&os, m#seres y l#seres tambi(n re!uieren temperaturascriog(nicas.La ciruga criog(nica o criociruga se emplea en el tratamiento de la

enfermedad de 5arinsonD se destruye te&ido selectivamente congel#ndolo conuna pe!ue%a sonda criog(nica. Ona t(cnica similar tambi(n se "a empleadopara destruir tumores cerebrales y detener el avance del c#ncer de cuello de?tero.


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CRITERIO DE EQUILIBRIO EN REACCIONES QUMICAS

*e dice !ue un sistema est# en e!uilibrio termodin#mico, si cuando est#

aislado de su entorno, no e$perimenta cambios macroscpicos observables.

Ona e$igencia importante del e!uilibrio es !ue la temperatura sea uniforme en

todo el sistema o en las partes del sistema en contacto t(rmico, si no se

cumple esta condicin "abr# transferencia de calor espont#nea de una /ona a

otra del sistema, aun!ue este se encuentre aislado. ampoco debe "aber

fuer/as dese!uilibradas entre partes del sistema. )stas condiciones aseguran

!ue el sistema est( en e!uilibrio t(rmico y mec#nico, aun!ue todava e$iste

una posibilidad de !ue no se d( el e!uilibrio completo.

Los criterios del e!uilibrio !umico se desarrollan utili/ando el principio

de la conservacin de la energa y el segundo principio de la termodin#mica.

On criterio general para el e!uilibrio !ue se aplicar# a todas las

sustancias compresibles simples, inclusive a!uellas !ue sufren reacciones

!umicas. *e encontrar# !ue la funcin de ibbs, es una propiedad

particularmente importante al de7nir los criterios para el e!uilibrio.

Figura. 1. Ilustracin de la condicin para el equilibrio qumico

5ara e$plicar de manera sencilla los criterios del e!uilibrio !umico, se

consideraran los estados d un sistema simple y compresible de masa 7&a en el

cual la temperatura y la presin son uniformes en su seno. )n ausencia de


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movimiento global del sistema e ignorando la inPuencia de la gravedad,

!uedando en el balance de energa en forma diferencialD du = Q S.

ebido a !ue la variacin de volumen y la presin es uniforme con la

presin en todo el sistema, w = pdV. Otili/ando esta desigualdad ydespe&ando Q , resulta Q = du + pdV.

5uesto !ue la temperatura es uniforme con la posicin en todo el

sistema, el balance de entropa en forma en forma diferencial es dS = Q/ T

+ .

La entropa se produce en todos los procesos y se conserva solo en

ausencia de irreversibilidades, por lo !ue la ecuacin TdS = !du! pdV. = T

"proporciona una limitacin en la direccin de los procesos, los ?nicos

procesos permitidos son a!uellos en los !ue TdS = !du! pdV.# $.

On caso importante para el estudio de los e!uilibrios !umicos y de fases

es a!uel en !ue la temperatura y la presin permanecen constantes. )n este

caso se convierte en el empleo de la funcin de ibbs en su forma e$tensiva.

%= & TS = ' + pV TS

d% = d' + pdV TdS SdT diferenciando

d% Vdp + SdT = ! (TdS d'! pdV) y reagrupando

*e puede concluir !ue cual!uier proceso !ue tenga lugar a presin y

temperatura constante d 0, dp0, debe ser tal !ued%*T"p, $.

La desigualdad indica !ue la funcin de ibbs de un sistema a y p,

constantes disminuye durante un proceso irreversible. 8ada etapa, en unproceso as, conduce a una disminucin de la funcin de ibbs del sistema y

lleva m#s cerca del e!uilibrio. 5ara este caso, el estado de e!uilibrio es el !ue

tiene el valor mnimo de la funcin de ibbs. 5or tanto d%*T"p=$. *e alcan/a

el e!uilibrio.


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)sta ecuacin establece una relacin entre las propiedades de un

sistema, cuando se encuentra en un estado de e!uilibrio. *in embargo, la

manera mediante la cual se alcan/a el e!uilibrio no importa, ya !ue una ve/

alcan/ado el estado de e!uilibrio, un sistema e$iste en unos valores

particulares de y p, y no tienen lugar cambios posteriores, en consecuenciacon esta ecuacin se puede especi7car la temperatura y La presin p, pero es

innecesario e$igir adicionalmente !ue el sistema alcance realmente el

e!uilibrio a y p constantes.

Fig. E 8riterio de e!uilibrio de una reaccin !umica !ue se lleva a cabo

adiab#ticamente


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Fig. G 8riterio de e!uilibrio !umico para una masa 7&a a una temperatura

y presin espec7cas.

ENERGIA DE GIBBS Y CONSTANTE DE EQUILIBRIOLa energa libre normal de una reaccin +Qcorresponde a la situacin

en la !ue la concentracin de todos los reactivos y productos es de 1 mol-l o 1

atm de

5resin parcial si se trata de gases, es decir, !ue el cociente de reaccin B

vale 1. 5ero en el e!uilibrio la concentracin de reactivos y productos es tal

!ue B y +0.

*i + +Q

*i + 0 B1

B situacin de e!uilibrio

*i +Qest# muy pr$ima a cero !uiere decir !uela situacin en la !ue

todos los reactivos y productos tienen una concentracin igual a 1 mol-l est#

muy pr$ima al e!uilibrio, y la constante de e!uilibrio tendr# un valor muy

pr$imo a 1.


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*i +Qes grande en valor absoluto signi7ca !ue dic"a situacin est# muy

le&os del e!uilibrio. *e presentan dos casosD Ona + Q 30 signi7ca !ue para

llegar al e!uilibrio una parte de los reactivos tendr# !ue convertirse en

productos 41. Ona +Q40 signi7ca !ue para llegar al e!uilibrio una parte delos productos tendr# !ue convertirse en reactivos 31.

Si -%$ #0 Si -%=$ =0 Si -%#$ 1 0

5or lo tanto +Q mide lo le&os !ue esta el sistema reaccionante, en

condiciones normales, de la situacin de e!uilibrio. )sto nos permite suponer

!ue e$iste una relacin cuantitativa entre la variacin de energa libre normal

de una reaccin +Qy su constante de e!uilibrio .

-%= !2T ln

onde +Qes la variacin de energa libre normal para la reaccin, 2 la

constante de los gases 2M,G1H R-.mol, la temperatura absoluta y la

constante de e!uilibrio normal o termodin#mica, !ue es a dimensional, y para

reacciones entre gases coincide con p si las presiones parciales se e$presan

en atmosferas, y para reacciones en disolucin coincide con c si las

concentraciones se e$presan en mol-l. )sta ecuacin nos permite calcular a

+Q partir de la medida e$perimental de , o calcular a partir de la

determinacin de +Q.

La ecuacin anterior establece !ue cuanto m#s negativo sea el valor de +

para una reaccin !umica dada, mayor ser# su constante de e!uilibrio.

8uando la energa libre de ibbs de los reactivos es muc"o mayor !ue de los

productos, el valor mnimo de se sit?a muy cerca de la conversin completa>

por lo tanto la reaccin se encuentra muy despla/ada "acia los productos, y la

constante de e!uilibrio ser# muy grande.

5or el contrario, cuando la energa libre de ibbs de los reactivos es muc"o

menor !ue la de los productos, el valor mnimo de corresponde a una

conversin de a!uellos en estas muy pe!ue%as. La reaccin se encuentra muy

despla/ada "acia los reactivos, y la constante de e!uilibrio ser# muy pe!ue%a.


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8uando las energas libres de ibbs de los reactivos y productos son

comparables, el valor mnimo de corresponde a valores intermedios del

grado de conversin. Las cantidades de los reactivos y de los productos, en el

e!uilibrio ser#n muy similares, de suerte !ue el valor de la constante de

e!uilibrio es del orden de la unidad.

5ara conocer a una temperatura distinta de la normal de E9M, como

-% =-& ! T-S, se tendr# !ue suponer !ue +JQ +*Q no varanapreciablemente con la temperatura.

3n 1 = -%/2T

*i la reaccin es e$ot(rmica +Q 30 la pendiente es positiva, lnaumenta con 1-, es decir, !ue disminuye con la temperatura. 5or el

contrario, si la reaccin es endot(rmica +Q40 la pendiente es negativa, ln

disminuye con 1-, es decir, !ue aumenta con la temperatura. ambi(n

podemos calcular la constante a una temperatura dada conociendo a una

temperatura determinada. 8omo antes si +Qy +*Q no varan apreciablemente

con la temperatura.

Ln

Figura E. 2epresentacin de ln 4rente a 0/T.

' medida !ue se reali/a una reaccin !umica, cambian la composicin

del sistema y las propiedades termodin#micas, por lo cual se tendr# !ue

introducir en las ecuaciones termodin#micas la dependencia de la

composicin> !ue se utili/a solo para la energa de ibbs. 5ara una sustancia

+JQ 30

+JQ


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pura o para una me/cla de composicin 7&a, la ecuacin fundamental para la

energa de ibbs esD

d%= !SdT + Vdp

*i vara el n?mero de moles n1.. nE... e las sustancias presentes,entonces

% = % (T" 5" n0"n6...)y la diferencial total es

d% = (7%/7T)p" ni dT + (7%/75)T" ni dp + (7%7/n0)T" p" n8999

)l subndice ni,de la derivada parcial signi7ca !ue todos los n?meros de

moles son constantes en la diferenciacin y el subndice n&signi7ca !ue todoslos n?meros de moles, e$cepto el de esa derivada, permanecen constantes en

la diferenciacin.

*i el sistema no sufre ning?n cambio en su composicin entonces dn1

0, y dnE 0, y as sucesivamente, y la ecuacin se reduce a

dG = (G/T)p, n dT ! (G/P)T, n dp

dG = (G/T)p, n dT = "S (G/P)T, n dp = #

5ara simpli7car :i $ (7%/7ni)T" 5" ni

8omo consecuencia de las ecuaciones anteriores resultaD

d% = !SdT + Vdp + :0dn0 + :6dn6 +9.

)sta ecuacin relaciona el cambio de la energa de ibbs con los

cambios de la temperatura, la presin y el n?mero de moles. eneralmente se

e$presa de la siguiente forma

dG = "SdT ! $dp ! % &dn

onde la suma incluye todos los componentes de la me/cla.


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La relacin entre la energa de ibbs y la constante de e!uilibrio se

puede "allar considerando potenciales !umicos.6' temperatura y presin

constantes, laenerga funcin , energa libre de ibbs de la reaccin, slo

depende de la e$tensin de la reaccinD S y slo puede disminuir de acuerdo

con la segunda ley de la termodin#mica. )sto signi7ca !ue la derivada de con S debe ser negativa si ocurre la reaccin, en el e!uilibrio de la derivada es

igual a cero.

(7%/7;)T"5= $


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)sta ecuacin se puede decir !ue es una relacin b#sica con la !ue se

puede traba&ar para obtener la composicin del e!uilibrio !umico en una

me/cla de gases ideales.

La T de la ecuacin:i = :i

(T) + 2Tln5i> de un gas ideal en una me/cla,donde 5i, es la presin parcial del gas en la me/cla. *e emplea este valor de T i,

en la ecuacin (7%/7;) T"p = >i?:i" para calcular el + de la reaccin

@A + BC )D + dc

onde ', U , 8, representan las frmulas !umicas de las sustancias,

mientras V, , ), A, simboli/an los coeficientes este!uiom(tricos, entoncesD

G= )c + RTlnpc+ D + RlnPD !A !RTlnPA " B "RTlnPB

= )c + D# (!A " B) + RT $()lnpc + lnPD !lnPA + "lnPB)%

*iendo -% = ):c + :E (@ln5A + Bln5F )" +Q es la energa de ibbs

est#ndar de la reaccin.

8ombinando los t(rminos logartmicos-%= -% + 2Tln 5D )5E/5A@ 5FB

)l argumento del logaritmo se denomina cociente propio de las

presiones> el numerador es el producto de las presiones parciales de los

productos !umicos, cada uno de ellos elevado a la potencia de su coe7ciente

este!uiom(trico, mientras !ue el denominador es el producto de las presiones

parciales de los reactivos, elevado cada uno a la potencia de su coe7ciente

este!uiom(trico, generalmente el cociente se abrevia como BpD

Qp< 5D )5E/5A@ 5FB

Buedando de la siguiente maneraD-%= -% + 2Tln Qp.

)l signo de + est# determinado por el signo y la magnitud del lnB p., ya

!ue a una temperatura dada +Q, es una constante caracterstica de la

reaccin. *i por e&emplo, se "ace la me/cla de modo !ue las presiones


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parciales de los reactivos sean muy grandes, y la de los productos muy

pe!ue%as, Bp tendr# un valor fraccional muy pe!ue%o y el lnBp ser# un n?mero

negativo grande, + ser# por tanto, m#s negativo y se aumenta la tendencia a

la formacin de productos.

)n el e!uilibrio + 0, y la ecuacin !uedar#

$= -% + 2Tln (5D ))e(5E)e/(5A@)e5FB)e, donde el subndice e indica !ue

estas son presiones parciales de e!uilibrio. )l cociente de las presiones

parciales de e!uilibrio es la constante de e!uilibrio de presionespD

1p= (5D ))e(5E)e/(5A@)e5FB)e

)mple#ndose una notacin m#s general ser#D G = (G/*)T.P = + #(& !RT-np),

5ero, Gi>i:i = -%"es el cambio de energa de ibbs est#ndar de la reaccin,

y >ilnpi = lnpi)i, por lo tanto la ecuacin se convierteenD

-% = -% + 2TGilnpi)iluego de una suma de logaritmos, !ue es el

logaritmo de un producto, !uedando de la siguiente maneraG = RTln&p, la

cantidad deGes una combinacin de los TQ, cada uno de los cuales es una

funcin solo de la temperatura> de a!uGsea funcin solo de la temperatura

y, por tanto, &p, tambi(n. ' partir de la medicin de la constante de e!uilibrio de

la reaccin, puede calcularse Gempleando la ecuacin anterior, esta es la

manera de obtener G para cual!uier reaccin.

Epn01n2d1d 3 245-67

8riterios !ue pueden aplicarse a un proceso cual!uiera a presin y

temperatura constantes, tal como una reaccin !umicaD

)!uilibrio

)s decir, en el momento en !ue la energa libre de ibbs total de losproducto de la reaccin es igual a la de los reaccionantes 2 345 se


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cumple !ue 0 y se "a alcan/ado el estado de e!uilibrio termodin#mico,con lo !ue permanece constantes las variables !ue de7nen el sistema presin,volumen, temperatura y composicin.

5ara determinar la energa de reaccin y conocer si una reaccin es

espontanea "ay !ue "allar para unos valores de , 5 B.

5ara calcular la en el e!uilibrio pasa a ser D

5ara deducir la ecuacin de XanYt "ay !ue usarD y considerar

!ue y no cambia con o su cambio no afecta signi7cativamente a D

C8p9:n d2 245-67 d2 5n1 82;9-1 ? dS=?

nn


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La composicin de e!uilibrio en un sistema !ue se encuentra a

una temperatura y presin especi7cadas resolviendo la ecuacin del

e!uilibrio de reaccin. )n ello &uega un papel importante la constante de

e!uilibrio.

8onstante de )!uilibrio para Ze/cla de ases [deales

)l primer pas para determinar la composicin de e!uilibrio, al

resolver la ecuacin del e!uilibrio de reaccinD

, es introducir las e$presiones de los

potenciales !umicos en funcin de la temperatura, la presin y lacomposicin. 5ara una me/cla de gases ideales se puede utili/ar la

ecuacin ,p, para este ob&etivo. 8uando se introduce esta

e$presin ', U, 8, la ecuacin se convierte en D

onde es la funcin de ibbs por mol de componente i evaluada a la

temperatura y la presin 1 atm. La )cuacin 1.EC es la relacin

b#sica con la !ue se traba&ar para obtener la composicin del e!uilibrio

!umico en una me/cla de gases ideales. 2eagrupando los t(rminosseme&antes y reorgani/ando la ecuacinD

@


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[/!uierda a derec"a en el sentido escrito .5ara la reaccin inversaD

)c.1.EM

La constante de e!uilibrio toma la formaD

)c. 1.E9

8omparando las )cs. 1.EM y 1.E9 , se deduce !ue el valor de \ es &ustamente

el inverso de . )s decir, \ 1- . Luego

5or tanto la tabla '@EC se puede utili/ar para evaluar el valor de para la

reacciones listada !ue progresan de i/!uierda a derec"a o el valor de \ para

reacciones inversas !ue progresan de derec"a a i/!uierda.

CONCLUSIN

La importancia de la tercera ley estriba en !ue se "a establecido el cero

para la entropa y por lo tanto, se calculan valores absolutos de entropa .)l

surgimiento de la tercera ley sabemos !ue a temperatura constante +*! rev-.

La energa libre de ibbs depende de la temperatura por lo !ue la

espontaneidad de las reacciones tambi(n depende de la temperatura, los

valores de variacin de energa libre de una reaccin se pueden calcular de

forma an#loga a como se calcularon las entalpas de reaccin para eso"acemos uso de los valores tabulados de energas libres est#ndar de formacin

de los compuestos !umicos ]Qf , los criterio de e!uilibrio en reacciones

!umicas la importante del e!uilibrio es !ue la temperatura sea uniforme en

todo el sistema o en las partes del sistema en contacto t(rmico, si no se


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cumple esta condicin "abr# transferencia de calor espont#nea de una /ona a

otra del sistema, aun!ue este se encuentre aislado.

EERCICIOS.

E2799 .Ona me/cla de G mol de 8K, E,I mol de KEy M mol de NEse

calienta a E600 ba&o una presin de Iatm. etermine la composicin de

e!uilibrioD

2eaccin este!uimetricaD

2eaccin realD

S-59:n


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5or ser una temperatura elevada y una presin de I atm, la cual esmenor a 10atm, consideraremos los componentes de la me/cla como gasesideales.

Ualance ' G$^y o yG _ $

Ualance UD ME$^y^E/ o

N?mero total de molesD

5or tantoD

e esta esta manera, la composicin de e!uilibrio esD

E2799 F..Otili/ando datos de la funcin de ibbs, determine la constante

de e!uilibrio p de las reacciones, comp#relas con los valores de p tabulados.

A). F! H OF FO (FJK 3 F??? )

A FJK

*e aplica el modelo de as [dealD


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' partir deD

8omo la es igual a 5, +"0.

)ntoncesD

ebido a la temperatura de E9M se toma el JEKcomo l!uido.

NotaD Los y fueron tomados de la '@EI de

*abiendo !ueD

H1

8omparado con el tericoD

enerando un ` )rror G.ME`

NK'D 8abe destacar !ue el signo negativo del terico, se debe a lareaccin inversa tabulado en la tabla '@EC


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Los valores tomados para la resolucin de este e&ercicio fueron tomadosdel libro Fundamentos de ermodin#mica (cnica. Zic"ael Zoran, Woard N.*"apiro.

A F??? .

Los valores de y los fueron tomados de la tabla '.1G*[ del

material dado en clase.

5or tratarse de una temperatura elevada, el gas fue tratado como ungas, lo cual inPuye en los valores ledos de las tablas.

@1690GM

+ @1GIE1C

Xalor tericoD

enerando un ` )rror 0.EM`

H8ercicio 6.6

2eaccinD 8KE 8K ^ 1-EKE E9MQ y 1M00Q


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Lnp , +\ +J_ +*

A. 5ara una temperatura de 6J

Hntalpas K entropas de 4ormacin de los reacti>os K productos.

fQcoE @G9GIE0 > fQcoE E1G.M0

fQco @110IG0 > fQco 19C.6I

fQoE 0 > fQoE E0I.0H

2 M.G1H

Teniendo los datos se calcula el -%?(T)

-%?(T) fQco ^ fQoE @ fQcoE @ fQco ^ fQoE @ fQcoE

-%?(T) @110IG0 ^ 0 @ @G9GIE0 _ E9MQ 19C.6I ^

E0I.0H @ E1G.M0

-%?(T) EME990 @ EICGM.E60 EICEI1.CH

3ueLo se calcula el loLaritmo de p

Lnp @10G.MGE


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p M.06000IM1G$10@H6

p @ HI.09G

el valor de ptabulado es @HI.066

F. 5ara una temperatura de 0J$$1

fQcoE @G9GIE0 > fQcoE G0E.MMH

fQco @110IG0 > fQco EIH.C9C

fQoE 0 > fQoE E6H.C01

-%?(T) fQco ^ fQoE @ fQcoE @ fQco ^ fQoE @ fQcoE

-%?(T) @110IG0 ^ 0 @ @G9GIE0 _ 1M00Q EIH.C9C

^

E6H.C01 _ G0E.MMH

-%?(T) EME990 _ 1I16CH.G 1G1G1I.C

Lnp @M.CCHC


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p 1.IHI9IECEC$10@H

`)rror G.1M9

E2799 F.

2eaccin

KJ G9H60 4564-"l 1MG.CI 4564-"l.4

0 4564-"l 1G0.IC 4564-"l.4

@EMIMG0 4564-"l 69.9I 4564-"l.4

4564-"l

2 M.G1H

Ln p

p

Log 10 p HC.66I Log 10 H6.0IH


28/29

$ 100 G.H9 `

BIBLIIOGRAA

[ra N. Levine. Misicoqumica.Buinta )dicin. )spa%a. ZcraJill. 5#g. 1MC@191

ilbert W. 8astellan. Misicoquimica.5earson )ducacin. 5ag. EHI@EI

Zic"ael R. Zoran,Joard N. *"apiro . Mundamentos de termodinNmica

tOcnica.5#g. C6I@CM

8ristbal Xalen/uela. Qumica %eneral. Introduccin a la Qumica. 5#g.

G9G

*ierra de *an Buile/. Qumica %eneral. Hquilibrio Qumico. 5#g. 9

"ttpD--centrosH.pntic.mec.es-sierraM-a!uimica-)BO[L[U2[K.pdf

"ttpD--.7sicanet.com.ar-7sica-termodinamica-ap06tercerprincipio.p"p
http://centros4.pntic.mec.es/~sierra8/aquimica/EQUILIBRIO.pdfhttp://www.fisicanet.com.ar/fisica/termodinamica/ap06_tercer_principio.phphttp://centros4.pntic.mec.es/~sierra8/aquimica/EQUILIBRIO.pdfhttp://www.fisicanet.com.ar/fisica/termodinamica/ap06_tercer_principio.php


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trabajo de termodinámica - equilibrio químico

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