EQUILIBRIO QUÍMICO

06/09/2011
EQUILIBRIO QUÍMICO
En la mayoría de las reacciones, los reactivos no
se convierten totalmente en productos.
productos
Son reacciones reversibles
pueden desplazarse en cualquier dirección
'
equilibrio químico
cuando 2 reacciones opuestas se efectúan simultáneamente a la misma velocidad es un equilibrio dinámico
Las moléculas reaccionan en forma continua, aunque la composición total de la mezcla de reacción no cambia
1
06/09/2011
Constante de equilibrio Kc '
Ley de equilibrio químico: Para una reacción reversible, en un estado de
equilibrio, la relación entre el producto de las
concentraciones molares de los productos de
reacción, y el producto de las concentraciones
molares de los reactivos, elevados a los exponentes
estequiométricos correspondientes, es igual a una
constante, llamada constante de equilibrio
'
c
d
Kc = [C] [D]
[A]a[B]b
2
06/09/2011
Kc, solo varía con la temperatura
Magnitud de Kc
mide hasta que grado se produce
la reacción.
⇒
En el equilibrio la mayoría de los reactivos se convierten en productos
Kc pequeña ⇒
el equilibrio se establece
cuando la mayoría de los
reactivos permanecen sin
reaccionar
3
06/09/2011
• Ejemplos
[ NO ]2
• N2(g) + O2(g) ' 2 NO(g)
= 4,5.10−31
[O2 ][ N 2 ]
• N2(g) + 3 H2(g) ' 2 NH3(g)
[NH3 ]2
= 3,6.10 8
3
[H2 ] [N2 ]
Variación de Kc con la expresión de la ecuación balanceada
Es necesario formular la ecuación química, antes de citar el valor numérico de la constante de equilibrio
= 1x 10‐30
4
06/09/2011
Aplicaciones de Kc
Ej.: Se coloca una mezcla de 0,50 moles de H2 y 0,50 moles de I2 en un
recipiente de 1,0 L a 430°C. Calcular las concentraciones de H2, I2 y HI
en
el
equilibrio.
La
Kc
para
la
reacción:
H2(g)
+
I2(g)
'
2
HI(g)
es
54 3
54,3
a
esa
temperatura
temperatura.
H2(g) + I2(g) ' 2 HI(g)
(i)
(equilibrio)
0,50 M
0,50 –x
0,50 M
0,50 - x
0M
2x
[H2] =[I2] = 0,5 – 0,393 = 0,107 M
[HI] = 2x = 2. 0,393 = 0,786 M
[prod] > [reactivos]
Equilibrios homogéneos
se aplica a reacciones en las que todas las especies reaccionantes están en la misma fase.
En fase gaseosa: las concentraciones de reactivos y En
fase gaseosa: las concentraciones de reactivos y
productos se pueden expresar en términos de sus presiones parciales.
aA(g) + bB(g) ' cC (g) + dD(g)
N2(g) + 3 H2(g) ' 2 NH3(g)
PCc ×PDd
Kp = a b
PA ×PB
2
PNH
3
Kp =
PN2 ×PH32
Kp = indica que las concentraciones en el equilibrio
están expresadas en términos de presiones
5
06/09/2011
Relación entre Kp y Kc
• Kp = Kc (RT) Δng
Δng = moles de producto gaseoso – moles reactivo gaseoso
Equilibrios heterogéneos
6
06/09/2011
FACTORES QUE AFECTAN EL EQUILIBRIO
K= fc(temperatura) ú i
únicamente
t
• 1.‐ Cambios de concentración
• 2.‐ Cambios de Presión (o Vol) en reacciones en fase gaseosa
• 3
3.‐ Cambios de temperatura
Cambios de temperatura
• 4.‐ Introducción de catalizadores
• Un sistema en equilibrio puede ser perturbado por un cambio
de condiciones.
•
p
g p
p
q
• Principio de LE CHATELIER: regla para predecir en qué dirección se desplazará el equilibrio.
“Cualquier cambio en las variables de un sistema
en equilibrio produce una evolución de dicho
sistema en el sentido de contrarrestar el cambio
impuesto, y alcanzar un nuevo equilibrio”
7
06/09/2011
• 1.- Cambios de concentración
A +B ' C +D
Q = [C] [D]/ [A]. [B]
Q = cociente de reacción
Si se añade más A o B ⇒ se produce la reacción hacia la derecha para
conseguir restablecer el equilibrio.
Cambio

[A] o [B]
dirección de desplazamiento
derecha
[[C]] o [[D]]
izquierda
q
[C] o [D]

derecha
8
06/09/2011
Cambios de concentración
• 2.‐ Cambios de Presión o Volumen
A(g) ' 2 B(g)
K= [B]2/[A]
Un de P ⇒ disminución de V ⇒
la reacción se desplaza hacia un n° menor de
moles de gas ⇒ hacia la izquierda.
9
06/09/2011
3.‐ Temperatura A + B + calor ' C + D
ΔH > 0
reacción endotérmica
un ↑ de Temp. ⇒ Kc AUMENTA
favorece la reacción hacia →
reacción exotérmica
Kc al ↑ Temp. ⇒ Reacción 4.‐ Introducción de un catalizador
Lo único q
que cambia es la velocidad de la
reacción, pero eso no hace que se desplace el
equilibrio a favor de productos o reactivos.
• Cambia el tiempo necesario para alcanzar el
equilibrio
q
10