EQUILIBRIO QUÍMICO
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EQUILIBRIO QUÍMICO EQUILIBRIO QUÍMICO Presentation Transcript

  • Química 2012 Clase Nº 15Equilibrio QuímicoProfesor: Antonio Huamán 1
  • EQUILIBRIO QUÍMICOEl equilibrio químico es el estado alcanzado en una reacciónreversible en que la velocidad de la reacción a la derecha, VDes igual a la velocidad de la reacción a la izquierda, VI .El equilibrio químico es un estado en el que no se observancambios visibles en el sistema. Sin embargo, a nivelmolecular existe una gran actividad debido a que lasmoléculas de reactantes siguen produciendo moléculas deproductos, y estas a su vez siguen formando moléculas deproductos. 2
  • EJEMPLO: SEA LA REACCIÓN: H2 + I2 ⇌2HI  A medida que pasa el tiempo, el H2 y el I2 reaccionan hasta formar HI según VD , por ser una reacción reversible el HI se transforma a H2 y I2 según VI.  Cuando VD = VI se dice que el sistema alcanza el equilibrio, por lo tanto las propiedades macroscópicas como la temperatura, concentración, Iodo (I2) densidad, presión, etc. permanecen constante. Hidrógeno (H2) Yoduro de hidrógeno (HI) 3
  • VARIACIÓN DE LA CONCENTRACIÓN CON EL TIEMPO Equilibrio químico [HI]Concentraciones (mol/l) [I2] [H2] Tiempo (s) 4
  • CARACTERÍSTICAS DEL EQUILIBRIO QUÍMICO A nivel macroscópico, el equilibrio es estático, debido a que las propiedades (presión, temperatura, calor de reacción, etc.) permanecen inalterables. A nivel molecular, el equilibrio es dinámico, debido a que la velocidad directa (VD) e inversa (VI ) son iguales. El equilibrio es espontaneo, es decir se da en un tiempo finito sin la influencia de factores externos. El equilibrio conserva sus propiedades y la naturaleza de las sustancias en cualquier sentido 5
  • CONSTANTE DE EQUILIBRIO (KC)El estado de equilibrio de una reacción química, a unatemperatura dada, se define en términos de la composición de lamezcla en equilibrio mediante la denominada Constante deEquilibrio. 6
  • Ejemplo: Escribir las expresiones de KC para los siguientes equilibrios químicos: H2(g) + I2(g) ⇌ 2HI(g) 2SO2(g) + O2(g) ⇌ 2SO3(g) N2O4(g) ⇌ 2NO2(g) 2NH3(g) ⇌ N2(g) + 3H2(g) 7
  • CONSTANTE DE EQUILIBRIO (KP)En las reacciones en que intervengan gases es mas sencillomedir presiones parciales que concentraciones, en este caso laconstante de equilibrio la designaremos por Kp.Sea la reacción reversible: a A(g) + b B(g) ⇌ c C(g) + d D(g)Se define: Kp = ( Pc ) ( PD ) c d ( PA ) a ( PB ) bEjemplo: Escribir las expresiones de KP para los siguientes equilibrios químicos: N2(g) + H2(g) ⇌ NH3(g)PCl5(g) ⇌ PCl3(g) + Cl2(g) 8
  • RELACION ENTRE KP y KC En general la relación entre Kc y Kp es: ∆n= variación de moles ∆n K P = KC × (RT ) ∆n= (c+d) – (a+b) R= 0,082 atm.L / mol.K T= temperatura absoluta (K)Ejemplo: Para el siguiente sistema se ha evaluado que KP=3x1024a 25°C. 2SO2(g) + O2(g) ⇌ 2SO3(g)Se pide calcular el valor de KC a la misma temperatura.Solución: 9
  • TIPOS DE EQUILIBRIOEQUILIBRIO HOMOGÉNEO Son aquellos sistemas donde los reactantes y productos seencuentran en una misma fase o en un mismo estado físicoEjemplo 1N2(g) + 3H2(g) ⇌ 2NH3(g)EQUILIBRIO HETEROGÉNEO Son sistemas donde las sustancias se encuentran en más de unafase o más de un estado físicoEjemplo CaCO3(s) + calor ⇌ CaO(s) + CO2(g)OBS: En equilibrios heterogéneos, la concentración de sólidos ylíquidos es: [sólido] = 1 , [líquido] = 1 10
  • Factores que afectan a la posición del equilibrio Principio de Le Chatelier: Si un sistema químico en equilibrio es perturbado por un cambio en la concentración, presión o temperatura, el sistema se desplazara, si es posible, para contrarrestar parcialmente el cambio y alcanzar de nuevo el equilibrio. Tipos de cambios a considerar: - Cambios en la concentración. - Cambios en la presión - Cambios de temperatura. - Introducción de catalizadores. 11
  • Cambios en la concentraciónUn aumento de la concentración de uno de los reactivos, hace que elequilibrio se desplace hacia la formación de productos, y a la inversaen el caso de que se disminuya dicha concentración. Y un aumento enla concentración de los productos hace que el equilibrio se desplacehacia la formación de reactivos, y viceversa en el caso de que sedisminuyaEjemplo: (UNMSM-2005-II) ¿Qué cambio se produce en el equilibrio:N2 + 3H2 ⇌ 2NH3, cuando se adiciona N2?  • El equilibrio se desplaza a la derecha • Aumenta la concentración de H2 • Disminuye la concentración de NH3 • El equilibrio no se ve afectado • El equilibrio se desplaza a la izquierdaSolución: 12
  • Cambios de presión o volumenLa variación de la presión en un equilibrio, sólo influye cuandointervienen sustancias en estado gaseoso y se verifica una variaciónen el número de moles entre reactivos y productos. Si aumenta lapresión se desplazará hacia donde existan menor número de molesgaseosos, para así contrarrestar el efecto de disminución de volumen.En cambio, si se disminuye la presión, se favorecerá la reacción en laque los productos ocupen un volumen mayor que los reactivosEjemplo: Para el siguiente equilibrio: PCl5(g) ⇌ Cl2(g) + PCl3(g), en quésentido se desvía el equilibrio cuando se•Disminuye la presión•Incrementa la concentración de cloro•Disminuye la concentración de PCl5Solución: 13
  • Cambios en la temperaturaSe observa que, al aumentar temperatura el sistema se desplazahacia donde se consuma calor, es decir, hacia la izquierda en lasreacciones exotérmicas y hacia la derecha en las endotérmicas.Si disminuye la temperatura el sistema se desplaza hacia donde sedesprenda calor (derecha en las exotérmicas e izquierda en lasendotérmicas).Ejemplo: Para el sistema en equilibrio: C(s) + O2(g) ⇌ CO(g) + calor,indique el sentido de desplazamiento del equilibrio para los casosque se•Aumente la [O2]•Aumente la presión•Aumente el volumen•Disminuye la temperatura del sistemaSolución: 14
  • Introducción de un catalizadorUn catalizador cambia la velocidad de una reacción, pero no desvía elequilibrio hacia los productos ni hacia los reactivos.Afecta igualmente a la energía de activación de la reacción directa y ala de la inversa y por ello, lo único que hace es que el equilibrio sealcanza con mayor rapidezEjemplo:Para el sistema en equilibrio aplicando el Principio deLeChatelier, marque la alternativa que conduce al aumento de laconcentración de amoniaco. N2(g) + H2(g) ⇌ NH3(g) + Q•Disminuir la concentración de hidrógeno.•Reducir la presión.•Calentar el sistema.•Adicionar un catalizador.•Aumentar la concentración de nitrógeno.Solución: 15