Equilibrio químico PDF reacciones reversibles

Porque existe el equilibrio quimico

1. EQUILIBRIO QUÍMICO
Química Inorgánica
Facultad de Ciencias Naturales
Universidad Nacional de Salta

2. a A+ b B→ c C+ d D
Enunareacciónquímica,cuandolosreactivossemezclanyreaccionan,la
totalidaddelosreactivosnoseconviertenenlosproductos.
EQUILIBRIO QUÍMICO
Reaccionesreversibles
Son reacciones químicas en las cuales los reactivos generan productos (Reacción
directa), y losproductos vuelven a generar los reactivos (Reaccióninversa).
Cadaunadeestasreaccionesocurreaunadeterminadavelocidad,denominadas
velocidaddelareaccióndirecta(v
d)yvelocidaddelareaccióninversa(v
i)
a A+ b B c C+ d D
a A+ b B c C+ d D
R. directa
R. inversa

3. Despuésdeuntiempo,lasreaccionesopuestas,puedenalcanzariguales
velocidadesdereacción,creandounequilibriodinámicoenelquelarelación
entrelosreactivosyproductosseráfija.
EQUILIBRIO QUÍMICO
Paraqueexistaequilibrioquímico:
•Concentracionesdecadaunadelassustanciasqueintervienen
(reactivosoproductos)semantienenconstantes
•Vd=Vi
•ΔG=0(esdecirnohaytrabajoútil)
•SetrabajaenunsistemacerradoaT=cteyP=cte.

4. EQUILIBRIO QUÍMICO
a A+ b B c C+ d D
R. directa
R. inversa
V
??????= k
??????.[A]
a
.[B]
b
V
??????= k
??????. [C]
c.[D]
d
Suponiendoquelasreaccionesdirectaeinversasonreaccioneselementales,
entonces:
Recordandoque el equilibrio:V
??????= V
??????
k
??????: cteespecífica de velocidad de la reacción directa
k
??????: cteespecífica de velocidad de la reacción inversa
k
??????.[A]
a
.[B]
b
= k
??????. [C]
c
.[D]
d
k
?????? [C]
c
.[D]
d
k
?????? [A]
a
.[B]
b
CONSTANTEDE EQUILIBRIO(KC)

5. La Keqserá definida como:

ba
dc
eq
BA
DC
K=
oEndonde eslaactividadtermodinámicadelasustanciaAy
asísucesivamente.
oParaelequilibrioenunasoluciónlaactividadeslaconcentración
delassustanciasqueparticipanenlareacción;laKeqsesimboliza
Kc.A
EQUILIBRIO QUÍMICO
a A+ b B c C+ d D

6. Equilibriohomogéneo:Cuandotodas
lassustancias(reactivosyproductos)se
encuentranenelmismoestadode
agregación.
N
2(g)+3H
2(g) 2NH
3(g)
I
2(g)+H
2(g) 2HI(g)
EQUILIBRIO
QUÍMICO Equilibrioheterogéneo:Cuando
lassustanciasintervinientes
presentandistintosestadosde
agregación.
C(s)+O
2(g) CO
2(g)
2HgO(s) 2Hg(l)+O
2(g)
EQUILIBRIO QUÍMICO
CLASIFICACION SEGÚN EL ESTADO DE AGREGACION

7. (pC)
c
(pD)
d
Kp=
(pA)
a
(pB)
b
Para una reacción :
aA(g) + b B(g) cC(g) + dD(g)
[C ]
c
[ D]
d
Kc =
[A ]
a
[B ]
b
EQUILIBRIO QUÍMICO
( xC)
c
(xD)
d
Kx=
(xA)
a
(xB)
b
Constantesde equilibrioen términosde concentraciónmolar, en términosde
presionesparcialeso en términosde fraccionesmolares.

8. Kp=Kx(P
T)
Δn
Kp= Kc(RT)
Δn
Kx=
Kc(RT)
Δn
(P
T)
Δn
RELACIÓNENTRE LASEXPRESIONESDE LASDISTINTASCONSTANTES
EQUILIBRIO QUÍMICO
Kc : Constante de equilibrio en términos de concentraciones molares
Kp: Constante de equilibrio en términosde presiones parciales
Kx: Constante de equilibrio en términos de fraccionesmolares
Δn = coeficientesestequiometricosproductosGASEOSOS–coeficientes
estequiometricosreactivosGASEOSOS

9. Todasestasecuacionesse deducena partirde la
ecuacióngeneral de los gases ideales: PV = n RT
aA(g) + bB(g) cC(g) + dD(g)
( pC)
c
(pD)
d
Kp=
(pA)
a
(pB)
b
EQUILIBRIO QUÍMICO

10. p
A= n
ART/V n
A/V= [ A]
p
A=[A] RT; p
B=[B] RT ; p
C=[C] RT ;p
D=[D] RT
[ C]
c
(RT)
c
[D ]
d
(RT)
d
Kp=
[A]
a
(RT)
a
[B]
b
(RT)
b
[C]
c
[D]
d
K p = . (RT)
c+d/a+b
[A]
a
[B]
b
EQUILIBRIO QUÍMICO

11. Kp= Kc(RT)
Δn
p
A=X
A
.
P
T Kp= Kx.(P
T)
Δn
❑Tareaparaustedes:
DeducirKx
EQUILIBRIO QUÍMICO

12. ➢Los valores numéricos de Kc o Kp, solo se modifican si
cambia la temperatura
➢A mayor valor de Kc o Kp de una reacción química,
mayor tendencia a generar productos
➢El valor de Kc o Kp, de la reacción inversa es la inversa
matemática de las constantes de equilibrio de la
reacción directa
EQUILIBRIO QUÍMICO
Consideraciones de las constantes de equilibrio (Kc yKp)

13. EQUILIBRIO QUÍMICO

14. COCIENTE DE REACCIÓN O COCIENTE DE ACCIÓN DE MASAS
a A(g) + bB(g) c C(g) +d D(g)
[C ]
c
[ D]
d
Q
[A ]
a
[B ]
b
➢Estecocienteseaplicaencualquiermomento enqueseestá
produciendolareacción.
➢Q
Cporqueesentérminosdeconcentración[Mol/L],tambiénen
términosdepresionesQp,P=atm,mmHgKpa,Torr
EQUILIBRIO QUÍMICO

15. COMPARACIÓN DEL COCIENTE DE REACCIÓN CON LA CONSTANTE DE EQUILIB RIO
➢Si??????
??????=??????
??????,entonceselsistemaestáenequilibrio
➢Si??????
??????<??????
??????,elsistemaevolucionaráhacialaderecha,es
decir,aumentaránlasconcentracionesdelosproductosy
disminuiránlasconcentracionesdelosreactivoshastaque??????
??????
seigualecon??????
??????.
➢Si??????
??????>??????
??????,elsistemaevolucionaráhacialaizquierda,es
decir,aumentaránlasconcentracionesdelosreactivosy
disminuiránlasdelosproductoshastaque??????
??????seigualecon
??????
??????.
EQUILIBRIO QUÍMICO

16. PostuladoporHenri-LouisLeChâtelier(1850-1936),estableceque:
EQUILIBRIO QUÍMICO
PrincipiodeLeChâtelier
“Siunsistemaenequilibrioesperturbadoporun
cambiodetemperatura,presiónoconcentraciónde
unodesuscomponentes,elsistemadesplazarásu
posicióndeequilibriodemodoquecontrarresteel
efectodelaperturbación”.

17. ¿Como se puedemodificar
unareacciónquímicaen
equilibrio?
EQUILIBRIO QUÍMICO

18. Variandoel númerode moles esdecirla concentración
de unao másespeciesquímicasqueintervienenen el
equilibrio.
Q
C> K
C; Q
c
< K
c
Modificacióndel volumen: aumentandola Presión
externa→menorvolumen
➢A mayor V vahaciadondehay un mayor númerode
moles gaseososestequiometrico,
➢AmenorV haciadondehay menornúmerode moles
gaseosos
EQUILIBRIO QUÍMICO
PrincipiodeLeChâtelier

19. Modificandola temperatura:
Lasconstantesdeequilibriosonfuncionesdela
temperatura,porlotantoadistintatemperaturapara
unamismareaccióntendremosconstantesdiferentes
según:
Unaumentodetemperaturafavorecelasreacciones
endotermícas,unadisminucióndelatempertura
favorecelasreaccionesexotérmicas.
EQUILIBRIO QUÍMICO
PrincipiodeLeChâtelier

20. Perturbaciones
Efectos
En el equilibrio
En la
constante
Aumento de la concentración de reactivos
→ K =
Aumento de la concentración de productos ← K =
Disminución de la concentración de reactivos
←
K =
Disminución de la concentración de productos → K =
Aumento de la presión ( o dism. del volumen)
Hacia donde hay menor nº
de moles gaseosos
K =
Disminución de la presión ( o aumento del volumen)
Hacia donde hay mayor nº
de moles gaseosos
K =
Aumento de la temperatura ( proceso exotérmico)
← K <
Aumento de la temperatura ( Proceso endotérmico)
→
K >
Disminución de la temperatura
( proceso exotérmico)
→
K >
Disminución de la temperatura
( Proceso endotérmico)
← K <

21. Sistemascerradosy a T=cte
A(s) C(g) + D(g)
[ C] [D]
Kc=
[ A]
➢n
A= m
A/M
A
➢[A ] = n
A/
.V
A; m
A/V
A= Densidad
➢[A ] = m
A/M
A. V
A

22. [A] =cte
Kc =[ C ] [D] ; Kp= pCx pD(los sólidostienepresiónde vapor
baja)
2HgO(s) 2 Hg (l) + O
2 (g) 1
Kc=[O
2] Kp= pO
2

23. HgO(s) Hg(l) + 1/2O
2 (g) 2
Kc= [ O
2]
½
Leyde equilibriosmúltiples:
Kc
1= Kc
2 o sise inviertela ecuación:
2Hg (l) + O
2(g) 2HgO (s) 3
Kc
3= 1/[ O
2] ; Kc
1=1/Kc
3

24. EJERCICIOS DE APLICACION
1) En un recipiente rígido de 10 L, que se encuentra a 300 K, ocurre la siguiente reacción gaseosa:
CO
(g)
+ H
2
O
(g)
CO
2g)
+ H
2 (g)
H 0
En el equilibrio coexisten: 2,5 moles de CO
2
, 2,5 moles de H
2
, 1·10
−2moles de CO y 1·10 –2
moles de H
2
0.
•
Calcular Kc :
•
Dar el valor de Kp:
2) Se estudia la siguiente reacción:
A
(s)
+B
(g)
2C
(g)
+2D
(g)
Enunrecipientecerradode0,50dm
3
secolocan3,0molesdeB
(g)
,2,0molesdeA
(s)
y2,0
molesdeC
(g)
ysepermitequelareacciónlleguealequilibrio.Cuandoestosucedese
encuentranpresentes0,60molesdeD
(g)
.Calcular:
•CuántosmolesdeB
(g)
hayenelequilibrio.
•ElvalordeKc.