EQUILIBRIO QUIMICO

1
EQUILIBRIO QUIMICO
2
(No Transcript)
3
CARACTERISTICAS DE UN EQUILIBRIO

• Existen dos tendencias que ejercen una magnitud
  de acción igual y opuesta
• El equilibrio no es estático, sino dinámico.
• La acción (reacción química) lleva siempre al
  mismo estado final

4
CARACTERISTICAS DE UN EQUILIBRIO

• Cualquier modificación en las condiciones en que
  se establece el equilibrio, produce un cambio en
  las dos tendencias, produciéndose un reajuste,
  que tiende a alcanzar el equilibrio
  correspondiente a las nuevas condiciones.

5
CARACTERISTICAS DE UN EQUILIBRIO

• Todo equilibrio puede encontrar una expresión
  matemática que relacione las variables que
  participan en él.
• A todo estado en equilibrio se llega en un
  determinado tiempo, es decir con una cierta
  velocidad.

6
EQUILIBRIO QUÍMICO

• aA bB ? cC dD

El equilibrio químico existe cuando dos
reacciones opuestas se efectúan simultáneamente a
la misma velocidad. Los equilibrios químicos
son de tipo dinámico, es decir las moléculas
individuales reaccionan en forma continua, aunque
la composición total de la mezcla de reacción no
cambia.
7
Para aA bB ? cC dD

• Cc Dd
• Kc
• Aa Bb
• La constante de equilibrio Kc se define como el
  producto de las concentraciones en el equilibrio
  (moles por litro) de los productos, levada cada
  una a la potencia que corresponde a su
  coeficiente en la ecuación balanceada, y dividida
  por el producto de las concentraciones en
  equilibrio de los reactivos, elevada cada una a
  la potencia que corresponde a su coeficiente en
  la ecuación balanceada

8
Para aA bB ? cC dD

• C c D d no son necesariamente
• Q las
  concentraciones
• A a B b en el equilibrio.
• Q lt K La reacción hacia la derecha predomina
  hasta que se establece el equilibrio.
• Q K El sistema se encuentra en equilibrio.
• Q gt K La reacción hacia la izquierda predomina
  hasta que se establece el equilibrio

9
Se establece el equilibrio
Variación en las concentraciones de las especies
presentes en el sistema A B C D para
aproximarse al equilibrio comenzando con
concentraciones iguales de A y B unicamente. La
constante de equilibrio es grande, lo cual
favorece la formación de productos.
10
(No Transcript)
11
2 SO2 (g) O2 (g) ? 2 SO3 (g)
A)

• Ci 0.400 M 0.200 M 0
• Cambio -0.056 M -0.028 M 0.056 M
• Ce 0.344 M 0.172 M 0.056 M

12
2 SO2 (g) O2 (g) ? 2 SO3 (g)
B)

• Ci 0 0 0.400 M
• Cambio 0.344 M 0.172 M -0.344
  M
• Ce 0.344 M 0.172 M 0.056 M

13
Concentración inicial Conc en el equilibrio SO2
O2 SO3 SO2 O2 SO3
Exp 1 0.400 0.200 0 0.344 0.172 0.056 Exp 2
0 0 0.400 0.344 0.172 0.056
14
Ejemplo 1

• Para la reacción N2O4 (g) ? 2 NO2 (g) las
  concentraciones de las sustancias presentes en
  una mezcla en equilibrio a 25C son N2O4
  4.27 10-2 mol/litro
• NO2 1.41 10-2 mol/litro
• Cuál es el valor de K a esta temperatura?

15
Ejemplo 2

• A 500 K, 1,00 mol de ONCl (g) se introduce en un
  recipiente de 1 litro. En equilibrio el ONCl (g)
  se disocia en 9,0.
• 2 ONCl (g) ? 2 NO (g) Cl2 (g) Calcule
  el valor de K para el equilibrio a 500 K.

16
Ejemplo 3

• El valor de K para el HI en equilibrio a 425C es
  54,8
• H2 (g) l2 (g) ? 2 HI (g) Una cantidad de
  HI se coloca en un recipiente de 1.0 litros y se
  le permite alcanzar el equilibrio a 425C.
  Cuales son las concentraciones de H2 e I2 en
  equilibrio con 0.5 mol/litro de HI?

17
Ejemplo 4

• Para la reacción
• H2 (g) CO2 (g) ? H2O (g) CO (g) K es
  0.771 a 750C. Si 0.0100 moles de H2 y 0.0100
  moles de CO2 se mezclan en un recipiente de 1
  litro a 750C cuales son las concentraciones de
  todas las sustancias presentes en el equilibrio?

18
EJEMPLO 5

• El hidrógeno y el yodo reaccionan de acuerdo con
  la reacción
• H2 (g) l2 (g) ? 2 HI (g)
• Suponga que se colocan en u vaso de 1 litro, 1
  mol de H2 y 2 moles de I2 cuántos moles de
  sustancias hay en la mezcla gaseosa cuando llega
  al equilibrio a 458C? Kc es 49,7

19
CONSTANTES DE EQUILIBRIO EXPRESADAS EN TÉRMINOS
DE PRESIÓN

• CaCO3 (s) ? CaO (s) CO2 (g)
• Kp Pco2
• N2 (g) 3 H2 (g) ? 2 NH3 (s)
• (PNH3)2
• Kp
• (PN2) (PH2)3

20
wW xX ? yY zZ

• PVnRT
• Pw W RT
• (Pw)w Ww (RT)w
• Kp Kc (RT)?n
• ?n y z - w - x

21
Ejemplo 6

• A 1100 K, la constante de equilibrio para la
  reacción
• 2 SO3 (g) 2 SO2 (g) O2 (g)
• es 0.0271 mol/L cuál es el valor de Kp a esta
  temperatura?

22
Ejemplo 7

• Cuál es el valor de K para la reacción
• N2 (g) 3 H2 (g) ? 2 NH3 (g)
• a 500C, si Kp es 1.50 10-5 / atm2 a esta
  temperatura?

23
Ejemplo 8

• Para la reacción
• C(s) CO2 (g) ? 2 CO (g)
• Kp es 167.5 atm a 1000C Cual es la presión
  parcial del CO en un sistema de equilibrio en el
  cuál la presión parcial del CO2 es 0.100 atm?

24
Ejemplo 9

• Kp para el equilibrio
• FeO (s) CO (g) ? Fe (s) CO2 (g)
• A 1000C es 0.403. Si CO, a una presión de 1.000
  atm, y un exceso de FeO se colocan en un
  recipiente a 1000C Cuáles serán las presiones
  de CO y CO2 cuando se alcance el equilibrio?

25
PRINCIPIO DE LE CHATELIER

• Si un sistema en equilibrio es perturbado por un
  cambio en la temperatura, la presión o la
  concentración de algunos de los componentes, el
  sistema desplazará su equilibrio a una posición
  en la que contrarreste el efecto de la
  perturbación.

26
CAMBIO EN LAS CONCENTRACIONES DE REACTIVOS O
PRODUCTOS.

• Si un sistema químico está en equilibrio y
  adicionamos una sustancia (reactivo o producto),
  la reacción restablece el equilibrio consumiendo
  parte de la sustancia añadida. A la inversa, la
  remoción de una sustancia provocará que la
  reacción se lleve a cabo de manera que se forme
  más de esa sustancia

27

• La separación de una de las sustancias de un
  sistema en equilibrio cambiará también la
  posición del equilibrio
• CaCO3 (s) ? CaO (s) CO2 (g)

28
... APLICACIÓN

• Prediga la dirección de la rx cuando se elimina
  hidrogeno de una mezcla (disminuyendo la
  concentración), en el cual se había establecido
  el equilibrio siguiente
• H2 (g) I2 (g) 2 HI(g)
• Prediga la dirección de la rx
• 2 Fe(s) 3 H2O(g) Fe2O3 (s) 3 H2 (g)
• el sistema en equilibrio es perturbado
  incrementando la concentración del hidrógeno.

29
Cambios de presión

• Efecto de un aumento de presión sobre una mezcla
  en equilibrio o disminución del volumen del
  sistema
• 2 SO2 (g) O2 (g) ? 2 SO3 (g)
• N2 (g) 3 H2 (g) ? 2 NH3 (g)

30
Efecto de la presión....

• CO (g) 2 H2 (g) ? CH4 (g) H2O (g)
• H2 (g) I2 (g) ? 2 HI (g)
• H2O (s) ? H2O (l)

31
Efectos de la presión sobre sistemas
heterogéneos...

• 3 Fe(s) 4 H2O(g) ? Fe3O4 (s) 4 H2 (g)
• NH4HS(s) ? NH3 (g) H2S (g)

32
Cambios de temperatura

• N2 (g) 3 H2 (g) ? 2 NH3 (g) ?H-92.4 kJ
• N2 (g) 3 H2 (g) ? 2 NH3 (g) 92.4 kJ
• CO2 (g) H2 (g) ? CO(g) H2O (g)
• ?H41.1 kJ
• 41.1 kJ CO2 (g) H2 (g) ? CO(g) H2O
  (g)

33
Adición de un catalizador

• No afecta la posición del equilibrio químico,
  puesto que un catalizador afecta igualmente las
  velocidades de la reacción directa e inversa.
  Sin embargo un catalizador hará que el sistema
  alcance el equilibrio más rápidamente.