EQUILIBRIO QUIMICO Y FORMULAS QUIMI.pptx

incluye formulas quimicas, comportamiento de las reacciones quimicas

1. EQUILIBRIO QUIMICO PROFA. ING. YUDITH LÓPEZ MARACAIBO , FEBRERO DEL 2016 REPUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA DEFENSA UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITECNICA DE LA FUERZA ARMADA BOLIVARIANA INGENIERÍA PETROQUÍMICA NUCLEO ZULIA CATEDRA : EQUILIBRIO QUIMICO  

2. ¿ QUE ES UN EQUILIBRIO QUIMICO? Es una reacción que nunca llega a completarse, pues se produce simultáneamente en ambos sentidos (los reactivos forman productos, y a su vez, éstos forman de nuevo reactivos). Es decir, se trata de un  equilibrio dinámico Cuando las concentraciones de cada una de las sustancias que intervienen (reactivos o productos) se estabiliza, es decir, se gastan a la misma velocidad que se forman, se llega al  EQUILIBRIO QUÍMICO.

3. DESCRIPCION DEL ESTADO DE EQUILIBRIO QUIMICO Es el estado en el que las  actividades químicas  o las  concentraciones  de los reactivos y los productos no tienen ningún cambio neto en el tiempo. Normalmente, este sería el estado que se produce cuando una  reacción reversible  evoluciona hacia adelante en la misma proporción que su reacción inversa..

4. DESCRIPCION DEL ESTADO DE EQUILIBRIO QUIMICO La  velocidad de reacción  de las reacciones directa e inversa por lo general no son cero, pero, si ambas son iguales, no hay cambios netos en cualquiera de las concentraciones de los reactivos o productos El concepto de equilibrio químico fue desarrollado después de que Berthollet (1803) encontrase que algunas reacciones químicas son reversibles.

5. pueda estar en equilibrio, las velocidades de reacción directa e inversa tienen que ser iguales. En esta ecuación química, con flechas apuntando en ambas direcciones para indicar el equilibrio, A y B son las especies químicas que reaccionan S y T son las especies productos, y α, β, σ y τ son los coeficientes estequiométricos de los reactivos y los productos. La posición de equilibrio de la reacción se dice que está muy desplazada a la derecha, si, en el equilibrio, casi todos los reactivos se ha utilizado y a la izquierda si solamente se forma algo de producto a partir de los reactivos. Para que una reacción, tal como: α A + β B ⇄ σ S + τ T DESCRIPCION DEL ESTADO …...

6. DESCRIPCION DEL ESTADO …...   Guldberg y Waage (1865), basándose en las ideas de Berthollet, propusieron la ley de acción de masas: Velocidad de reacción directa = k + A α B β Velocidad de reacción inversa = k - S σ T τ donde A, B, S y T son masas activas y k +  y k −  son las constantes de velocidad. Cuando las velocidades de la reacción directa e inversa son iguales: k + {A} α {B} β = k - {S} σ {T} τ K = k+ = {S} σ {T} τ k- {A} α {B} β y la relación entre las constantes de velocidad es también una constante, conocida ahora como constante de equilibrio, po r conveniencia, los productos constituyen el numerador .

7. DESCRIPCION DEL ESTADO …... La ley de acción de masas es válida sólo para reacciones que transcurren en una etapa que proceden a través de un estado de transición único y no es válido, porque las ecuaciones de velocidad siguen la estequiometria de la reacción. La constante de equilibrio para una reacción es de hecho una constante, independiente de las actividades de las distintas especies involucradas, aunque depende de la temperatura.

8. DESCRIPCION DEL ESTADO …... La adición de un catalizador afecta de la misma forma tanto a la reacción directa como a la reacción inversa y no tendrá un efecto sobre la constante de equilibrio. El catalizador acelera la velocidad de ambas reacciones con lo que aumenta la velocidad a la que se alcanza el equilibrio.

9. DESCRIPCION DEL ESTADO …... En el caso de ácido acético disuelto en el agua y la formación de acetato e iones hidronio De acuerdo a la ecuación anterior protón puede saltar de una molécula de ácido acético a una molécula de agua y luego a un ion acetato para formar otra molécula de ácido acético y dejando el número de moléculas de ácido acético sin cambios.

10. EXPRESIONES DE LAS CONSTANTES DE EQUILIBRIO…. Las reacciones químicas que transcurren en un recipiente cerrado pueden alcanzar un estado de equilibrio que se caracteriza porque las concentraciones de los reactivos y de los productos permanecen inalteradas a lo largo del tiempo. Es decir, bajo determinadas condiciones de presión y temperatura la reacción no progresa más y se dice que ha alcanzado el estado de equilibrio.

11. EXPRESIONES DE LAS CONSTANTES DE EQUILIBRIO…. La  constante de equilibrio  (K) se expresa como la relación entre las concentraciones molares (mol/l) de reactivos y productos. Su valor en una reacción química depende de la temperatura, por lo que ésta siempre debe especificarse. La expresión de una reacción genérica es:

12. EXPRESIONES DE LAS CONSTANTES DE EQUILIBRIO…. La constante de equilibrio: K c  o K p Cuando se trata de mezclas gaseosas, generalmente resulta más adecuado describir la composición en términos de  presiones parciales . Para ello hay que adaptar la expresión de la constante de equilibrio y referirla, en vez de a concentraciones K c , a presiones parciales K p . K p  y K c  se relacionan mediante la ley de los gases ideales, de forma que conocida una puede conocerse la otra: PV = nRT → P = (n/V) RT → P = C*RT Para cada componente del equilibrio se puede escribir una ecuación similar, de tal forma que en el siguiente ejemplo puede deducirse que:

13. EXPRESIONES DE LAS CONSTANTES DE EQUILIBRIO…. Generalizando: K p  = K c  (RT) Δ n de manera que  Δ n es la variación del número de moles en la ecuación. Se representa como la diferencia entre el número de moles de gas en los productos y el número de moles de gas en los reactivos: Δ n = n gas  (productos) - n gas  (reactivos) en las reacciones en que no existe variación en el número de moles, K c  = K p

14. EXPRESIONES DE LAS CONSTANTES DE EQUILIBRIO…. Magnitud de la constante de equilibrio Informa sobre el estado de equilibrio, es decir, sobre la extensión con que una reacción química se lleva a cabo. Si la constante de equilibrio para una reacción química (K p  o K c ) tiene un valor muy grande, el grado de conversión de reactivos a productos es muy alto. Por el contrario, valores numéricos de K p  o K c  muy pequeños indican que el grado de conversión de reactivos a productos es muy pequeño. Como se puede ver, en las siguientes reacciones, ambas transcurren a 298 K:

15. El valor alto de K c  para la primera ecuación indica que prácticamente toda la cantidad de reactivos se ha convertido en productos. Por el contrario, el valor bajo de K c  para la segunda ecuación indica que la cantidad de reactivos que se ha convertido en productos es muy baja. EXPRESIONES DE LAS CONSTANTES DE EQUILIBRIO….

16. EXPRESIONES DE LAS CONSTANTES DE EQUILIBRIO…. Cociente de reacción Se designa con la letra Q y coincide con la expresión de la constante de equilibrio, pero con la diferencia de que puede ser evaluado en cualquier instante de la reacción y para cualquier valor de las concentraciones de los reactivos y/o de los productos. No es necesario el estado de equilibrio para calcular el valor de Q. Para la reacción: Pueden darse las siguientes situaciones:

17. EXPRESIONES DE LAS CONSTANTES DE EQUILIBRIO…. Si Q = K c , el sistema esta en equilibrio. Si Q ≠ K c , el sistema evolucionará hacia el estado de equilibrio. Para saber en que sentido evolucionará la reacción es necesario comparar los valores de ambos: Si Q<K c , significa que el cociente de las concentraciones iníciales es menor que el que debería ser en el equilibrio. El modo de alcanzar el equilibrio es incrementar la concentración de HI (g), ya que así se reducen las de H 2  (g) y I 2  (g). La reacción directa se produce con mayor extensión que la inversa, hasta que se alcanza el equilibrio.

18. EXPRESIONES DE LAS CONSTANTES DE EQUILIBRIO…. Si Q > K c , el valor del cociente de las concentraciones iníciales es superior al que corresponde al estado de equilibrio. La reacción inversa se produce con mayor extensión que la directa, hasta que el valor de Q se iguala con K c .

19. EQUILIBRIOS HOMOGENEOS Aplica a las reacciones en las que todas las especies reactivas se encuentran en la misma fase, sea solida , liquida o gaseosa. Las concentraciones de reactivos y productos en las reacciones de gases se pueden expresar en términos de presiones parciales. N 2 O 4 (g) 2NO 2 (g) Kp = ( P 2 NO 2 ) / (P N 2 O 4 )

20. EQUILIBRIOS HETEROGENEOS Aplica a las reacciones reversibles en la que intervienen reactivos y productos en distintas fases. CACO 3 (s) CAO (s) + CO 2 (g) Kc = ( [CaO] [ CO 2 ] ) / [ CaCO 3 ]

21. RELACION ENTRE LA CINETICA QUIMICA Y EQUILIBRIO QUIMICO L a cinética química se encarga del estudio de la velocidad de reacción y los cambios que la acompañan. A medida que una reacción química progresa, los reactivos se van consumiendo y por ende va disminuyendo su concentración. La velocidad de una reacción química (V R)  se define como el cambio de concentración de los reactivos en la unidad de tiempo. V R   = (∆[R] / t)

22. RELACION ENTRE LA CINETICA QUIMICA Y EQUILIBRIO QUIMICO La velocidad de una reacción se ve afectada por diversos factores: - La naturaleza de los reactivos (los compuestos iónicos reaccionan más rápido). - La temperatura (aumenta la energía cinética, por lo tanto, la frecuencia de las colisiones). - Los Catalizadores (modifican la energía de activación). - La concentración de los reactivos (al aumentar la concentración de los reactivos aumenta las posibilidades de colisión).

23. RELACION ENTRE LA CINETICA QUIMICA Y EQUILIBRIO QUIMICO En Equilibrio Químico las reacciones reversibles hay un momento en que la velocidad de la reacción directa (VR1) llega a ser igual a la velocidad de la reacción inversa (VR2); cuando esto sucede (VR1 = VR2) se establece el equilibrio químico, esto que se caracteriza porque la concentración de los reactivos y los productos no va a cambiar (ya que se están produciendo con la misma velocidad que se están consumiendo).

24. RELACION ENTRE LA CINETICA QUIMICA Y EQUILIBRIO QUIMICO

25. QUE INFORMACION PROPORCIONA LA CONSTANTE DE EQUILIBRIO QUIMICO Una constante de equilibrio elevada o alta indica que el sistema en equilibrio contendrá fundamentalmente productos, mientras que para un sistema que posea una constante de equilibrio pequeña en el equilibrio habrá fundamentalmente productos sin reaccionar.

26. FACTORES QUE AFECTAN LA CONSTANTE DE EQUILIBRIO QUIMICO