Bloque_8_Qu_mica_I

BACHILLERES DEL
ESTADO DE BAJA
CALIFORNIA SUR
DIRECCIÓN GENERAL
DIRECCIÓN ACADÉMICA
DEPARTAMENTO DEL
SISTEMA DE EDUCACIÓN
AUTO-PLANEADA
ASIGNATURA:
QUÍMICA I
BLOQUE VIII:
Calor y velocidad de las
reacciones químicas.
CUADERNO DE TRABAJO DE
QUÍMICA I: BLOQUE VIII
 Colegio de Bachilleres del Estado de Baja California Sur
Antonio Navarro #462 e/Aquiles Serdán y Guillermo Prieto
Teléfono (612) 125-30-50 • Fax (612) 125-30-58
OCTUBRE 2013
QUÍMICA I;
FASCICULO 8:
CALOR Y VELOCIDAD DE LAS REACCIONES QUÍMICAS
PRESENTACIÓN
A partir del Ciclo Escolar 2009-2010 la Dirección General del Bachillerato
incorporó en su plan de estudios los principios básicos de la Reforma Integral de la
Educación Media Superior (RIEMS) cuyo propósito es fortalecer y consolidar la
identidad de este nivel educativo, en todas sus modalidades y subsistemas;
proporcionar una educación pertinente y relevante al estudiante que le permita
establecer una relación entre la escuela y su entorno; y facilitar el tránsito
académico de los estudiantes entre los subsistemas y las escuelas.
Para el logro de las finalidades anteriores, uno de los ejes principales de la
Reforma Integral es la definición de un Marco Curricular Común (MCC), que
compartirán todas las instituciones de bachillerato, basado en desempeños
terminales, el enfoque educativo basado en el desarrollo de competencias, la
flexibilidad y los componentes comunes del currículum.
A propósito de éste destacaremos que el enfoque educativo permite:
Establecer en una unidad común los conocimientos, habilidades, actitudes y
valores que el egresado de bachillerato debe poseer.
Es propósito de la RIEMS el es dar una identidad compartida entre todas
las opciones de la Educación Media Superior independientemente de las
modalidades en que se oferten, que asegure en sus egresados el dominio de las
competencias que conforman el MCC que da sustento al Sistema Nacional de
Bachillerato, y que para contribuir a los propósitos señalados nuestros programas
de asignaturas se apegarán a la opción IV Educación Auto planeada, enunciada
en el articulo secretarial 445.
Esta opción de la modalidad mixta se caracteriza por la flexibilidad en el
horario y para acreditar la trayectoria curricular, así como por la variable que
refleja en el ámbito de la mediación docente.
Los estudiantes:
1. Aprenden en grupo. Por lo menos 30% de sus actividades de aprendizaje
las desarrollan bajo la supervisión del docente;
2. Siguen una trayectoria curricular combinada. Es preestablecida en el caso
de las asignaturas seriadas y libres para el resto de las asignaturas;
3.
Cuentan con mediación docente. Es obligatorio para la institución
educativa tener a disposición el personal docente con la
preparación adecuada para desempeñar dentro del plantel las
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QUÍMICA I;
FASCICULO 8:
CALOR Y VELOCIDAD DE LAS REACCIONES QUÍMICAS
actividades que le son propias. En todo caso la mediación estará
en función de las necesidades de los estudiantes y de las horas
frente a docente que requiere esta opción educativa;
4. Pueden prescindir de la mediación digital;
5. Desarrollan dentro del plantel las actividades que frente a docente señala
el plan y programas de estudio y pueden realizar el trabajo independiente
que establezca el propio plan desde un espacio diverso;
6. Determinan libremente su calendario y cuentan con un horario de estudio
flexible;
7. Están sujetos a las evaluaciones que para acreditar los programas de
estudio aplique la institución educativa;
La asignatura de Química I es la primera de las dos que forman parte del
campo de las ciencias experimentales, y su antecedente son las Ciencias (con
énfasis en Química) de la educación básica (secundaria). Durante la secundaria,
se buscó que los estudiantes consolidaran su formación en las ciencias básicas
potenciando su desarrollo cognitivo, afectivo y de valores, invitándolos a la
reflexión, la crítica, la investigación y la curiosidad. También contribuyó a ampliar
su concepción de las ciencias y su interacción con otras áreas del conocimiento,
valorar el impacto ambiental y social que generan las actividades humanas al
aplicar las ciencias, pero a su vez valorar las contribuciones de la ciencia al
mejoramiento de la calidad de vida, tanto de las personas como de la sociedad en
su conjunto. Asimismo tuvieron un mayor acercamiento en la comprensión de las
propiedades, características y transformaciones de los materiales desde su
estructura interna. En el bachillerato, se busca consolidar y diversificar los
aprendizajes
y
desempeños
adquiridos,
ampliando
y
profundizando
los
conocimientos, habilidades, actitudes y valores relacionados con el campo de las
ciencias experimentales, promoviendo en Química I, el reconocimiento de esta
ciencia como parte importante de su vida diaria y como una herramienta para
resolver problemas del mundo que nos rodea, implementando el método científico
como un elemento indispensable en la resolución y exploración de éstos, con la
finalidad de contribuir al desarrollo humano y científico. La relación de la Química
con la tecnología y la sociedad, y el impacto que ésta genera en el medio
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QUÍMICA I;
FASCICULO 8:
CALOR Y VELOCIDAD DE LAS REACCIONES QUÍMICAS
ambiente, buscando generar en el estudiante una conciencia de cuidado y
preservación del medio que lo rodea así como un accionar ético y responsable del
manejo de los recursos naturales para su generación y las generaciones futuras.
Desde el punto de vista curricular, cada materia de un plan de estudios
mantiene una relación vertical y horizontal con el resto, reiterando la importancia
de establecer este tipo de relaciones al promover el trabajo interdisciplinario, en
similitud a la forma como se presentan los hechos reales en la vida cotidiana.
Química I, permite el trabajo interdisciplinario, en relación directa con la Química II,
Matemáticas I, Ética y Valores I y II, Física I y II, Biología I y II, así como Ecología
y Medio Ambiente.
El programa de Química I está conformado por ocho bloques, aquí te
presentamos el octavo bloque: CALOR Y VELOCIDAD DE LAS REACCIONES
QUÍMICAS.
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QUÍMICA I;
FASCICULO 8:
CALOR Y VELOCIDAD DE LAS REACCIONES QUÍMICAS
INDICE
Contenido
-
-
-
-
Página
Objetos de aprendizaje............................................................
Introducción……………………………………………….............
Entalpía ……………………………….………………................
o Entalpias de formación…………………………..............
o Entalpias de Reacción………………………….............
Reacciones exotérmicas y Endotérmicas…………….............
o Reforzar es lo importante………………………...............
Velocidad de Reacción ………….……………………...............
o Reforzar es lo importante ………………………………….
Factores que afectan la Velocidad de Reacción……………......
o Efecto de la Concentración……………………. .............
o Efecto de la Temperatura……………………….............
o Efecto de un catalizador…………………………………..
o Efecto de la superficie de contacto……………………..
o Principio de Le Chatelier ………………………………….
o Reforzar es lo importante………………………...............
Ley de Acción de masas ………………………………………….
o Aplicación de la Ley de acción de masas ………………
o Reforzar es lo importante …………………………………
Autoevaluación…………………………………………….............
Respuestas de Autoevaluación………………………….............
Bibliografía………………………………………………...............
Fuentes de Información…………………………………..............
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QUÍMICA I;
FASCICULO 8:
FASCICULO 8:
CALOR Y VELOCIDAD DE LAS REACCIONES QUÍMICAS
CALOR Y VELOCIDAD DE LAS REACCIONES QUÍMICAS
OBJETOS DE APRENDIZAJE:
-
-
Entalpía
o Entalpía de Reacción
o Entalpía de Formación
Reacciones exotérmicas y endotérmicas.
Velocidad de Reacción
Desarrollo sustentable
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QUÍMICA I;
FASCICULO 8:
CALOR Y VELOCIDAD DE LAS REACCIONES QUÍMICAS
PROPÓSITO:
Los cuadernillos anteriores no presentan propósito, sería
conveniente que el texto siguiente formara parte de la introducción.
Este bloque número 8, trata de las transformaciones que sufre la materia durante
las reacciones químicas, la velocidad a la que sufren los cambios y la mejor
manera de aprovecharlos en beneficio del desarrollo sustentable de la sociedad
INTRODUCCIÓN:
Las reacciones químicas se usan con muy distintos propósitos. Los ingenieros
utilizan explosivos para cavar minas, abrir túneles o derrumbar edificios; los
médicos recurren a los fármacos para combatir enfermedades; los fotógrafos usan
productos químicos para revelar las imágenes; los choferes queman gasolina para
lograr que sus vehículos avancen; y todos los seres vivos requerimos digerir los
alimentos para vivir.
Así como la materia cambia durante una reacción, de manera muy similar la
energía química presente en los reactivos da lugar a otros tipos de energía. Es
decir durante una reacción química ocurren simultáneamente dos
transformaciones; una de la materia y la otra de la energía. De ahí que la sociedad
actual haya desarrollado tecnologías para aprovechar los cambios químicos en
dos sentidos: obtener nuevos productos a partir de la transformación de la materia
prima, y conseguir energía a partir de los procesos químicos.
¿Te imaginas un lugar aislado de energía? Se requeriría un despliegue de
tecnología impresionante para crear un lugar sin calor, sin luz, sin ondas
electromagnéticas, sin corriente eléctrica, sin gravedad.
Pues bien, la energía abunda en la química y puede tener proporciones
extraordinarias. Por ejemplo, las reacciones nucleares del Sol son de enormes
proporciones y han producido tal cantidad de luz y calor que han mantenido con
vida nuestro planeta por siglos.
Todos los organismos vivos: animales, personas y plantas, requieren energía
química. Una buena fuente de energía es la transformación de la materia, es decir,
las reacciones químicas. En las reacciones químicas se produce o se consume
energía generalmente en tres formas: calor, luz y electricidad.
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QUÍMICA I;
FASCICULO 8:
CALOR Y VELOCIDAD DE LAS REACCIONES QUÍMICAS
La Entalpía
La entalpía es la cantidad de energía calorífica de una sustancia.
En una reacción química, si la entalpía de los productos es
menor que la de los reactantes se libera calor y decimos que
es una reacción exotérmica. Si la entalpía de los productos
es mayor que la de los reactantes se toma calor del medio y
decimos que es una reacción endotérmica.
Reacción Exotérmica
Reacción Endotérmica
C6H12O6 + 6O2
Contenido
de energía
C6H12O6 + 6O2
liberación de
energía
6CO2 + 6H2O
Reactivos
Productos
Contenido
de energía
absorbe
energía
6CO2 + 6H2O
Reactivos
Productos
El cambio de entalpía de formación se representa por ΔHf0
Entalpía de Formación:
La entalpía de formación (ΔHf0) es la variación de energía calorífica en la
reacción de formación de un mol de un compuesto a partir de sus elementos en
sus fases estándar en condiciones de presión y temperatura estándar
ambientales (TPEA), que son temperatura de 298 K (25 ºC) y presión de 102 kPa
(1 atm.).
La entalpía de formación de un elemento es cero por definición.
Ejemplo 1: En las tablas encontramos que ΔHf0(CO2) = -393 kJ/mol, esto indica
que la energía necesaria para la formación de un mol del CO2 a partir de sus
elementos es de 394 KJ y el signo negativo significa que la energía se libera:
¿Es -393 KJ o -394 KJ?
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QUÍMICA I;
FASCICULO 8:
C(s) + O2(g) → CO2(g)
CALOR Y VELOCIDAD DE LAS REACCIONES QUÍMICAS
en condiciones TPEA es -394 kJ/mol
Ejemplo 2: En las tablas encontramos que ΔHf0(CO) = -115 kJ/mol, esto indica que
la energía necesaria para la formación de un mol del CO a partir de sus
elementos es de 111 kj y el signo negativo significa que la energía se libera:
C(s) + 1/2 O2(g) → CO(g) en condiciones TPEA es -111 kJ/mol
¿Es -115 KJ o -111 KJ?
En la siguiente tabla se dan las entalpías de formación en condiciones
estándar de algunas sustancias:
Compuesto
Na (s)
NaF (s)
NaCl (s)
NaBr (s)
NaI (s)
I2 (s)
F2 (g)
Cl2 (g)
Br2 (l)
IF (g)
ICl (g)
H2 (g)
Na2SO4(s)
Hfº (KJ/mol)
0
- 571
- 411
- 359
- 286
0
0
0
0
- 94
+ 17,5
0
-1387.9
Compuesto
Hfº (KJ/mol)
Compuesto
Hfº (KJ/mol)
N2 (g)
NH3 (l)
NH3 (g)
P (s)
PH3 (g)
AsH3 (g)
H2O (l)
H2S (g)
Se (s)
H2Se (g)
Te (s)
O2 (g)
H2SO4(l)
0
+ 292
- 46,1
0
+ 9,25
+ 41,0
- 286
- 20,2
0
+ 85,6
0
0
-815.8
C (grafito)
C (diamante)
CO (g)
CO2 (g)
NO (g)
NO2 (g)
N2O4 (g)
S (rómbico)
S (monoclínico)
SO2 (g)
CH4 (g)
CaSO4 (s)
NaOH (s)
0
+ 1,9
- 115
- 393
+ 90,1
+ 33,7
+ 9,65
0
+ 0,34
- 296
-74,9
- 1430
-418.3
El valor de la entalpía de formación estándar de un compuesto indica la estabilidad
del mismo, ya que a mayor calor desprendido en su formación (Hfº < 0) mayor será
su estabilidad, ya que se necesitará más calor para su descomposición.
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QUÍMICA I;
FASCICULO 8:
CALOR Y VELOCIDAD DE LAS REACCIONES QUÍMICAS
Entalpía de Reacción:
Entalpía de Reacción, es la variación en el contenido calorífico cuando se lleva a
cabo una reacción.
Matemáticamente se define como:
ΔH = ΔHproductos - ΔHreactantes
Por combinación de las ΔHf0 podemos determinar entalpías de reacción de otras
reacciones distintas, puesto que la entalpía es una función de estado (sólo
depende de los estados inicial y final, no del camino recorrido)
Los pasos son muy simples; primero se balancea la reacción y luego se aplica la
formula.
Ejemplo1: calcular la entalpía de la reacción (ΔHºR) para el siguiente caso:
2CO(g) + O2(g) → 2CO2(g) será:
ΔH0R = ΔHfo productos – ΔHfo reactantes
Datos: Entalpias de formación
: ΔHf0(CO(g)) = - 115 kj/mol; ΔHf0(O2(g)) = 0 kj/mol; ΔHf0(CO2(g)) = - 393 kj/mol
Productos
2CO2(g)
-
Reactivos
2CO(g) + O2(g)
2(- 393 kj/mol) - 2 ( - 115 kj/mol) + 0 kj/mol
-786
- ( - 230)
= - 556 kj/mol se requieren para la formación de 2 moles de CO2,
si en la reacción, solo queremos producir una mol, entonces el resultado será:
= -278 kJ/mol
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QUÍMICA I;
FASCICULO 8:
CALOR Y VELOCIDAD DE LAS REACCIONES QUÍMICAS
REACCIONES EXOTERMICAS Y REACCIONES ENDOTERMICAS
Una reacción química es exotérmica, cuando desprende calor a su entorno y es
una reacción endotérmica cuando recibe calor del entorno, pero como podemos
apreciar esto en un sistema:
Reacción exotérmica:
Que pasa con la entalpia interna
del sistema, lo lógico es que al
desprender calor su entalpía disminuye
por lo que sí el resultado de
la entalpia de reacción es negativa, significa
entonces que el proceso es exotérmico
En una Reacción Endotérmica, ocurre lo contraria contrario, el sistema absorbe
calor del medio, por lo que sistema ganará energía y por lo tanto el
aumentará reflejándose éste en un valor
en la entalpía de reacción.
Siendo así el resultado del problema anterior para producción de un mol de CO2
fue de = -278 kJ/mol, por lo que se dice que el proceso fue exotérmico.
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QUÍMICA I;
FASCICULO 8:
CALOR Y VELOCIDAD DE LAS REACCIONES QUÍMICAS
REFORZAR ES LO IMPORTANTE
Consulte la tabla de entalpias de formación anexo al final y determine la entalpía
de la reacción, e indique en cada caso, si la reacción es exotérmica o
endotérmica.
a) C3H3(g) + 5 O2(g)  3 CO2(g) + 4 H2O(g)
b) PCl3(s) + 3 H2O(l)  H3PO3(ac) + 3 HCl
c) 3 CaCl2(s) + Fe2(SO4)3  3 CaSO4(s) + 2FeCl3(s)
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QUÍMICA I;
FASCICULO 8:
CALOR Y VELOCIDAD DE LAS REACCIONES QUÍMICAS
VELOCIDAD DE REACCIÓN
Todos los procesos se realizan en un determinado tiempo, por ejemplo, cocinar los
alimentos, el transporte de un lugar a otro, o resolver un problema de química; y
así como para los pilotos de autos de carrera es importante la velocidad a la que
se maneja un circuito para ganar la prueba, también para los químicos es
importante conocer y contralar la velocidad a la cual se lleva a cabo una reacción
química, para tener el control de ella. La cinética química es el área de la química
que se encarga del estudio de la rapidez en la que ocurren las reacciones
químicas.
La velocidad de reacción, es la relación del cambio de la concentración molar de
los reactivos por unidad de tiempo, durante la reacción.
Matemáticamente, la velocidad de una reacción se expresa como el cociente entre
la variación de la concentración (ΔC) y la variación del tiempo (Δt).
V = ∓
Cuando ΔC expresa la variación de la concentración del producto, es positiva (+),
y si ΔC a la variación de concentración de los reactivos, es negativa (-)
Ahora veamos si tenemos la siguiente reacción: A  2B + C
Analizando la reacción podemos concluir que no se cumplirá que la velocidad de
descomposición del compuesto A sea igual a la de producción del compuesto “B”,
ya que, como se observa en la ecuación, la velocidad con la que se produce el
producto “B” será el doble de la velocidad con la que se consume el producto “A” y
“C”, respectivamente, si serán iguales; lo que matemáticamente se expresa:
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QUÍMICA I;
FASCICULO 8:
CALOR Y VELOCIDAD DE LAS REACCIONES QUÍMICAS
Como no todas las reacciones son iguales, la forma de representar la velocidad de
una reacción es:
aA + bB  cC +bB
Ejemplo1. Escribe la expresión de la velocidad de reacción para la reacción de
síntesis del amoniaco: N2(g) + 3H2(g)  2NH3(g)
Solución:
REFORZAR ES LO IMPORTANTE
Escribe las expresiones de velocidad de reacción para las siguientes reacciones:
a) 2NO(g) + 2H2(g)  N2(g) + 2H2O(g)
b) NO2(g) + CO(g)  NO(g) + CO2(g)
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QUÍMICA I;
FASCICULO 8:
CALOR Y VELOCIDAD DE LAS REACCIONES QUÍMICAS
FACTORES QUE AFECTAN LA VELOCIDAD DE UNA REACCIÓN
Un modo de explicar el mecanismo mediante el cual las reacciones químicas se
llevan a efecto es admitiendo que tales procesos son el resultado del choque entre
las moléculas de las sustancias reaccionantes. Sólo cuando dicho choque es
suficientemente violento se romperán las moléculas y se producirá la reordenación
entre los átomos resultantes.
El desarrollo riguroso de estas ideas básicas constituye la llamada teoría de
colisiones. Nos apoyaremos, en lo que sigue, en esta interpretación de las
reacciones químicas para describir cómo intervienen diferentes factores en la
modificación de la velocidad de reacción.
Según la teoría de las colisiones, las reacciones químicas se producen como
consecuencia de choques efectivos de las moléculas de los reactivos con la aparición
de nuevas moléculas.
EFECTO DE LA CONCENTRACIÓN
Por la misma razón que son más frecuentes los accidentes de tráfico en las,
«horas pico», cuanto mayor sea el número de moléculas de los reactivos
presentes en un mismo volumen más fácilmente podrán colisionar.
Asimismo, cuanto mayor sea el número de colisiones que se producen en la
unidad de tiempo, tanto más probable será la realización de un choque eficaz, esto
es, de un choque que dé lugar a la transformación de las moléculas.
De esta forma se explica el hecho experimentalmente observado, de que al
aumentar la concentración de los reactivos aumente la velocidad de la reacción
química.
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QUÍMICA I;
FASCICULO 8:
CALOR Y VELOCIDAD DE LAS REACCIONES QUÍMICAS
La concentración de los reactivos influye en la velocidad de una reacción química. Cuanto mayor
sea esta concentración mayor será el número de colisiones que se producen por segundo, y tanto
más probable será la realización de un choque eficaz.
EFECTO DE LA TEMPERATURA
De acuerdo con la teoría cinético-molecular de la materia, las moléculas
constituyentes de cualquier tipo de sustancia se hallan en continua agitación
vibrando o desplazándose con una energía cinética que es directamente
proporcional a la temperatura absoluta T a la que se encuentre dicha sustancia.
Experimentalmente se observa que la velocidad de una reacción aumenta
bastante rápidamente con la temperatura.
Considerando conjuntamente la teoría cinética y la teoría de colisiones es posible
explicar tal comportamiento. Al aumentar la temperatura, la energía cinética de las
moléculas de los reactivos aumenta, con lo que los choques son más violentos
poniéndose en juego en un mayor número de ellos la energía suficiente como para
superar esa barrera que constituye la energía de activación.
El efecto conjunto de estos procesos individuales se traduce en que una mayor
cantidad de reactivos se transforma en la unidad de tiempo, es decir, la velocidad
de reacción aumenta notablemente.
EFECTO DE UN CATALIZADOR
Se entiende en química por catalizador toda sustancia que incrementa la
velocidad de una reacción sin verse ella misma alterada al final del proceso. El
efecto del catalizador es, en cierto sentido, inverso al efecto de temperatura; en
vez de aumentar la energía cinética de las partículas para poder salvar la cresta
de la energía de activación, rebaja la altura de ésta, con lo cual hace más sencillo
el proceso de transformación, pudiéndose en ocasiones llevar a cabo incluso a
temperatura ambiente.
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QUÍMICA I;
FASCICULO 8:
CALOR Y VELOCIDAD DE LAS REACCIONES QUÍMICAS
El catalizador se combina con alguno de los reactivos, dando lugar a un producto
intermedio de vida transitoria que reacciona con el resto con mayor facilidad. Una
vez concluida la reacción se recupera, pudiendo ser nuevamente empleado.
Desde un punto de vista energético, la presencia de catalizador en una reacción química rebaja la
barrera de energía, es decir, reduce la energía de activación.
EFECTO DE LA SUPERFICIE DE CONTACTO
Cuando el sistema está constituido por reactivos en distinto estado físico, como
sólido y líquido por ejemplo, el grado de división del reactivo sólido influye
notablemente en la velocidad de la reacción. Ello es debido a que, por verificarse
la reacción a nivel de la superficie del sólido, cuanto más finamente dividido se
encuentre éste, tanto mayor será el número de moléculas expuestas al choque y,
por consiguiente, el número de choques eficaces aumentará.
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QUÍMICA I;
FASCICULO 8:
CALOR Y VELOCIDAD DE LAS REACCIONES QUÍMICAS
PRINCIPIO DE LE CHATELIER
Existe un principio muy general que determina las posibilidades de variación de los
equilibrios químicos. Fue propuesto a finales del siglo pasado por el químico
francés Henri-Louis Le Chatelier (1850-1936), por lo que se conoce como principio
de Le Chatelier. Se puede enunciar en los siguientes términos:
«Cuando sobre un sistema químico en equilibrio se ejerce una acción exterior que
modifica las condiciones del sistema, el equilibrio se desplaza en el sentido que
tienda a contrarrestar la perturbación introducida.»
En la reacción N2O4+ calor 2NO2, un aumento de temperatura desplazará el equilibrio hacia la
derecha. Parte del N2O4 se descompondrá produciendo NO, con lo que se irá absorbiendo la
energía comunicada para contrarrestar este aumento de temperatura.
He aquí algunos casos concretos de aplicación. Si en un sistema en equilibrio
químico se aumenta la concentración de los reactivos, el equilibrio se desplazará
hacia la derecha a fin de provocar la transformación de aquéllos en productos y
recuperar así la situación inicial.
La ruptura del equilibrio de la reacción: 3Fe + 4H2O  Fe3O4 + 4H2
provocada por la pérdida de H2, puede explicarse en términos análogos, ya que al
disminuir la concentración de H2 la reacción se desplaza hacia la derecha para
producir más hidrógeno, oponiéndose, de este modo, a dicha perturbación.
Una modificación de la temperatura del sistema en equilibrio puede producir
igualmente un desplazamiento del mismo en un sentido o en otro. Así, por
ejemplo, la reacción: N2O4 + calor  2NO2 es endotérmica, por lo que un
aumento de la temperatura desplazará el equilibrio en el sentido de la reacción
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QUÍMICA I;
FASCICULO 8:
CALOR Y VELOCIDAD DE LAS REACCIONES QUÍMICAS
directa, pues es en el que absorbe calor. La reacción inversa se verá favorecida
por un enfriamiento, pues en este sentido se produce calor.
También los efectos de variaciones de presión, cuando el sistema posee
componentes gaseosos, repercuten por análogas razones sobre el equilibrio. Así,
por ejemplo, en la síntesis del amoníaco: N2(g) + 3H2(g)  2NH3(g)
Un aumento de presión desplazará el equilibrio hacia la derecha, ya que el número
de moléculas en el segundo miembro es inferior y, por tanto, ejercerán una presión
menor sobre el recipiente.
REFORZAR ES LO IMPORTANTE
Eliminar las negritas del los ejercicios
Indica que factor interviene y describe de qué manera lo hace para que se
lleven a cabo las reacciones que se presentan en cada caso:
a) La aspirina en polvo se disuelve en agua más rápidamente que en la
tableta.
Factor: _______________________
Describa: ___________________________________________________
____________________________________________________________
b) Al adicionar azúcar al café, ésta se disuelve más rápido cuando el café
se encuentra caliente que cuando está frío.
Factor: __________________________
Describa: ______________________________________________________
_______________________________________________________________
c) Algunos medicamentos sugieren administrarse en dosis de 2 tabletas
para mejores resultados.
Factor: __________________________
Describa: ______________________________________________________
_______________________________________________________________
20
QUÍMICA I;
FASCICULO 8:
CALOR Y VELOCIDAD DE LAS REACCIONES QUÍMICAS
LEY DE ACCIÓN DE MASAS
El principio de Le Chatelier permite predecir en qué manera se desplazará el
equilibrio químico de una reacción reversible, pero no en qué medida.
Una descripción cuantitativa del equilibrio fue efectuada por primera vez en 1870
por los químicos noruegos Guldberg (1836-1902) y Waage (1833-1918), que la
expresaron en forma de ley. Así, para una reacción genérica del tipo:
aA + bB  cC + dD
la ley de Guldberg y Waage se expresa matemáticamente en la forma:
En la cual los coeficientes estequiométricos a, b, c y d que se obtienen tras ajustar
la reacción, aparecen como exponentes de las concentraciones de reactivos y
productos; K toma, para cada reacción, un valor constante y característico que
sólo depende de la temperatura y que se denomina constante de equilibrio.
La ley de Guldberg y Waage se conoce también como Ley de acción de masas
(L.A.M.) debido a que, en el enunciado original, sus autores aludieron a conceptos
tales como «fuerzas de acción» y «masas activas». Aunque el descubrimiento de
esta ley fue el resultado de análisis de datos experimentales, algunos años más
tarde pudo ser explicada teóricamente a partir de las leyes de la termodinámica.
La Ley de acción de masas permite hacer cálculos y predicciones sobre el
equilibrio. Así, el efecto de la concentración puede explicarse como sigue: si en un
sistema en equilibrio se aumenta la concentración de un reactivo, [A] por ejemplo,
la reacción ha de desplazarse hacia la derecha en el sentido de formación de los
productos para que el cociente representado por K se mantenga constante.
Aplicando La Ley de Acción de Masas
Ejemplo 1: Escribe la expresión para obtener la constante de equilibrio de la
reacción de síntesis del metanol, que es reversible y representa una opción como
combustible para usarse como sustituto de la gasolina; posteriormente, determina
el valor de la constante de equilibrio “K” sabiendo que las concentraciones son las
siguientes: CO=1.03 mol/litro; H2=0.322 mol/litro y CH3OH=1.56 mol/litro.
CO(g) + 2H2(g)  CH3OH(g)
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QUÍMICA I;
FASCICULO 8:
CALOR Y VELOCIDAD DE LAS REACCIONES QUÍMICAS
Solución:
Ejemplo 2: La reacción:
2NO(g) + O2(g)  2NO2(g)
Presenta una constante de equilibrio K = 6,45105 (a 500 K de temperatura).
Determinar cuál ha de ser la concentración de oxígeno para que se mantenga el
equilibrio en un sistema en el que las concentraciones de NO y NO2 son iguales.
De acuerdo con la ley de acción de masas:
y dado que en el sistema considerado [NO2] = [NO], resulta:
es decir:
REFORZAR ES LO IMPORTANTE
I. Escribe la expresión de la constante de equilibrio para los siguientes casos.
a) NO2(g) + CO(g)  NO(g) + CO2(g)
b) SO2(g) + O2(g)  2SO2(g)
II. Realiza lo que se te pide en cada ejercicio.
a) La K a 1000ºK para la reacción H2(g) + Br2(g)  2HBr(g) tiene un valor
de 3.8104 Determina la concentración del HBr si se conocen los
siguientes datos: H2=1.1010-6 M y Br2=1.710-5 M
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QUÍMICA I;
FASCICULO 8:
CALOR Y VELOCIDAD DE LAS REACCIONES QUÍMICAS
AUTOEVALUACIÓN
I. Lea detenidamente cada uno de los siguientes cuestionamientos y coloque
dentro del paréntesis la opción correcta.
1.- (
) ¿Es la energía mínima requerida para que las colisiones de las partículas
produzcan cambios químicos?.
a). Potencial
b). Cinética
c). De activación
d). Libre
2.- (
) ¿Estudia la velocidad de reacción, así como sus mecanismos?
a). Fisicoquímica
b). Dinámica
c). Cinética Química
d). Física
3.- (
) La expresión de velocidad para la reacción: H2 + Br2  2HBr es:
a).
b).
c).
d).
4.- (
) En una reacción química al incrementar la concentración de un reactivo la
velocidad de ésta:
a). Disminuye
b). Alcanza el equilibrio
c). No se ve afectada
d). Aumenta
5.- (
) En una reacción química al aumentar la superficie de contacto la
velocidad de ésta:
a). Disminuye
b). Alcanza el equilibrio
c). No se ve afectada
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QUÍMICA I;
FASCICULO 8:
CALOR Y VELOCIDAD DE LAS REACCIONES QUÍMICAS
d). Aumenta
6.- (
) Cuando una reacción alcanza el equilibrio químico:
a) La velocidad de formación de productos es igual a la de consumo de
reactivos
b) Los reactivos se consumieron por completo
c) Hay más formación de productos que de reactivos
d) La reacción se detuvo
II.
Lea detenidamente cada uno de los ejercicios siguientes y resuélvalos
sin omitir los cálculos si son necesarios.
7.- Analiza la siguiente reacción y escribe la expresión para la constante de
equilibrio químico. 2H2S + 3O2  2SO2 + 2H2O.
8.- Determine la “K” para la reacción: 2SO2 + O2  2SO3 si se conocen los
siguientes datos:
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QUÍMICA I;
FASCICULO 8:
CALOR Y VELOCIDAD DE LAS REACCIONES QUÍMICAS
RESPUESTAS DE AUTOEVALUACIÓN
I. Lea detenidamente cada uno de los siguientes cuestionamientos y
coloque dentro del paréntesis la opción correcta.
1.- ( c ) ¿Es la energía mínima requerida para que las colisiones de las partículas
produzcan cambios químicos.
a). Potencial
b). Cinética
c). De activación
d). Libre
2.- ( c ) ¿Estudia la velocidad de reacción, así como sus mecanismos?
a). Fisicoquímica
b). Dinámica
c). Cinética Química
d). Física
3.- ( a ) La expresión de velocidad para la reacción: H2 + Br2  2HBr es:
a).
b).
c).
d).
4.- ( d ) En una reacción química al incrementar la concentración de un reactivo la
velocidad de ésta:
a). Disminuye
b). Alcanza el equilibrio
c). No se ve afectada
d). Aumenta
5.- ( d ) En una reacción química al aumentar la superficie de contacto la
velocidad de ésta:
a). Disminuye
b). Alcanza el equilibrio
c). No se ve afectada
d). Aumenta
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QUÍMICA I;
FASCICULO 8:
CALOR Y VELOCIDAD DE LAS REACCIONES QUÍMICAS
6.- ( a ) Cuando una reacción alcanza el equilibrio químico:
a) La velocidad de formación de productos es igual a la de consumo de
reactivos
b) Los reactivos se consumieron por completo
c) Hay más formación de productos que de reactivos
d) La reacción se detuvo
II.
Lea detenidamente cada uno de los ejercicios siguientes y resuélvalos
sin omitir los cálculos si son necesarios.
7.- Analiza la siguiente reacción y escribe la expresión para la constante de
equilibrio químico. 2H2S + 3O2  2SO2 + 2H2
8.- Determine la “K” para la reacción: 2SO2 + O2  2SO3 si se conocen los
siguientes datos:
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QUÍMICA I;
FASCICULO 8:
CALOR Y VELOCIDAD DE LAS REACCIONES QUÍMICAS
BIBLIOGRAFÍA




Víctor Manuel Ramírez Regalado. Química 1, Serie Integral por Competencias.
Grupo Editorial Patria. México 2009
Fernando García Hernández, Alejandro Pere Granados, Salvador Rivera Gallegos.
Química I, Enfoque Por Competencias. Editorial Santillana Bachillerato, Segunda
Edición. México, 2009.
Manuel Landa Barrera, Bladimir Beristain Bonilla. Química 1. Apegado a la
reforma integral de Educación Media Superior basada en Competencias. Editorial
Compañía Editorial Nueva Imagen, Segunda Edición, Saber Creativo. México,
2011
Abraham H. Soto Cid, Karina Benites Pérez, Miguel Angel Fragoso López. Temas
Selectos de Química 1. “Apegado a la reforma Integral de la Educación Media
Superior basada en Competencias”. Compañía Editorial Nueva Imagen. Colección
“saber Creativo”. México. 2012
FUENTES DE INFORMACIÓN:
http://quimica-explicada.blogspot.mx/2010/12/la-entalpia.html
http://www.100ciaquimica.net/temas/tema5/punto5a.htm
http://www.natureduca.com/quim_velequi_fatrea01.php
http://www.quimitube.com/wp-content/uploads/2013/04/tabla-entalpias-estandarformacion-imagen.png
http://www.youtube.com/watch?v=E9OjtvhtD4s
http://www.youtube.com/watch?v=HWa4wMBvsqg
http://www.youtube.com/watch?v=8UiE9xCaLlo
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QUÍMICA I;
FASCICULO 8:
CALOR Y VELOCIDAD DE LAS REACCIONES QUÍMICAS
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QUÍMICA I;
FASCICULO 8:
CALOR Y VELOCIDAD DE LAS REACCIONES QUÍMICAS
DIRECTORIO
La elaboración de este cuaderno de trabajo participaron:
En coordinación: Dirección Académica de Colegio de Bachilleres de Baja
California Sur y
Departamento del Sistema de Enseñanza Abierta de Colegio de Bachilleres
de Baja California Sur.
Elaborador disciplinario:
Ing. Carlos Tomás Verdugo Rodríguez
Ing. Urbano Atienzo Cota
Unidad 03 La Paz- Esterito
Unidad01 La Paz- 8 de octubre
Asesor disciplinario:
Ing. Irma Lorena Pedrín Martínez
Jefatura de Materias del área de Ciencias Naturales
Revisión:
Lic. José Antonio Puente Carreón
Jefe del Departamento Sistema de Enseñanza Abierta
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QUÍMICA I;
FASCICULO 8:
CALOR Y VELOCIDAD DE LAS REACCIONES QUÍMICAS
DIRECTORIO
ING. ROBERTO PANTOJA CASTRO
DIRECTOR GENERAL
ING. JOSÉ ARTURO HERNÁNDEZ
HERNÁNDEZ
DIRECTOR ACADÉMICO
C.P. RAMÓN LEONARDO GONZÁLEZ
DIRECTOR ADMINISTRATIVO
LIC. JOSÉ ANTONIO PUENTE CARREÓN
JEFE DEL DEPTO. SEA-P.
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