CICLO 2012-I Módulo: I       Unidad: II I   Semana: 5   QUIMICA GENERALLic. Quím. Jenny Fernández Vivanco
ORIENTACIONESSe recomienda revisar las bases teóricas en suguía didáctica de química general.Es necesario que dedique dos ...
EQUILIBRIO QUIMICO• Cuando una reacción química (reversible) alcanza el  estado de equilibrio, las concentraciones de  rea...
•    Cuando se logra el equilibrio la reacción    progresiva se desarrolla con la misma    velocidad que su reacción regre...
GRAFICAS DEL EQUILIBRIO       QUIMICO            N2O 4 ←→ 2NO 2
La constante de Equilibrio KcEn la reacción :  a A + bB     cC+dDLa velocidad Progresiva : K1 CAa CBb    La velocidad Regr...
 Si el KC es mayor que la unidad,  la reacción se ha desplazado a la                                                     ...
EJEMPLOS DE Kc  La concentración de los líquidos y de los sólidos puros no se  incluye en la constante de equilibrio.     ...
CONSTANTE EQUILBRIO KP•   De acuerdo a la reacción: aA + Bb        cC + dD•   Como PV = RTn, P/RT = n/V = C        CA = P...
Sistema      SO2/O2/SO3                    2SO 2 ( g ) + O 2 ( g ) ↔ 2SO3( g )      0,4M          [SO2]                   ...
La Constante de Equilibrio                        2A + B ↔ A 2 B                        Kc    =                           ...
Factores que afectan al equilibrio Principio de Le Chatelier: “Cuando se efectúa un cambio de condiciones (tensión) en un ...
Cambios de Concentración                        A+ B↔ C+ D                           Kc    =                              ...
Cambios de Volumen y Presión                        A ( g ) ↔ 2D ( g )                            Kc   =                  ...
Cambios de Temperatura    A+ B↔ C+ D           ∆ H(− )    W+X↔ Y+Z             ∆ H(+ )Es equivalente a:    A + B ↔ C + D +...
Introducción de un Catalizador  La adición de un catalizador acelera o retarda la reacción, pero afecta  tanto la reacción...
Relación entra Kc y Kp         K c = K p ( RT )                                − ∆n         ∆ n = ( n producgas − n reac t...
Evaluación de las Constantes de Equilibrio       a Diferentes Temperaturas.             KT     ∆Hº  1 1           ln ...
¿Cómo se puede modificar la situación de              equilibrio?         .Cambiando la constante de equilibrio     Cambia...
PRINCIPIO DE LE CHATELIER• Cuando      el    sistema    se  encuentra en equilibrio y  existe una fuerza que busca  modifi...
Efecto de un cambio de temperatura (a P                 cte)      ENDOTÉRMICA: gana calor.         Si ∆Hº > 0 (endotérmica...
Efecto de la adicción/sustracción de              reactivos   o de productos gaseosos (a T y V                ctes)    •  ...
EFECTO DE LA PRESION• Cuando se incrementa la Presión, el sistema se  desplaza al lugar donde exista menor cantidad de  mo...
Reacciones reversibles   • Son aquellas en las cuales los productos     que se van formando, nuevamente     reaccionan par...
Equilibrio N2O4 - NO2N2O4 congelado   A Tª ambiente el    El equilibrio químico  es incoloro        N2O4 se        es el p...
Reacciones en equilibrio• rdirecta = r inversa• Ambas reacciones ocurren con la misma  rapidez por lo que no se aprecian c...
Condición de equilibrio-Las concentraciones no varían-Las velocidades directa e inversa sehacen igualesPara la rxn        ...
Equilibrio químicoConcentra                            [HI]ciones(mol/l)                            [I2]                  ...
Constante de equilibrio (Kc)     • En una reacción cualquiera:        aA+bB cC+dD       la constante Kc tomará el valor:  ...
Carlos TimanáCEPRE-UNI                     La constante de equilibrio      • En el equilibrio las concentraciones se hacen...
Ejercicio 1: Escribir las expresiones de KC para los siguientes equilibrios químicos: a) N2O4(g) ( 2 NO2(g); b) 2 NO(g) + ...
La constante de equilibrio en               gases• Para rxns en estado gaseoso podemos  expresar la constante de equilibri...
Ejemplo 2: En un recipiente de 10 litros se introduce una mezcla de 4 moles de N2(g) y12 moles de H2(g);•escribir la reacc...
Ejercicio 3: En un recipiente de 250 ml se introducen3 g de PCl5, estableciéndose el equilibrio: PCl5(g)PCl3 (g) + Cl2(g)....
Características del equilibrio• Es dinámico: la rxn no se detiene. Ambas      dinámico  rxns ocurren simultáneamente.• Es ...
Constante de equilibrio (Kp) (continuación)     • Vemos, pues, que KP puede depender       de la temperatura siempre que h...
Ejemplo 4: Calcular la constante Kp a 1000 K en lareacción de formación del amoniaco vistaanteriormente. (KC = 1,996 ·10–2...
Ejemplo 6: En un matraz de 5 litros se introducen2 moles de PCl5(g) y 1 mol de de PCl3(g) y seestablece el siguiente equil...
Significado de la Keq• Cuanto mayor sea K (Kc>1), mayor es la  conversión de reactantes en productos.• Cuanto menor sea K ...
Expresión de Keq: Sistemas homogéneosCuando todos los reactivos y productosestán en una fase, el equilibrio eshomogéneo.Cu...
Expresión de Keq: Sistemas homogéneosEn soluciones líquidas no se considera el solvente; solose consideran las especies cu...
Expresión de Keq: Sistemas heterogéneos   Si uno o más reactivos o productos están en   fase diferente el equilibrio es he...
Expresión de Keq: Sistemas heterogéneos - La posición de equilibrio es independiente de la   cantidad de sólido o líquidos...
Ejemplo de equilibrios múltiplesN2O(g) + ½O2                 2 NO(g)              Kc = ?                                  ...
Predicción de la dirección de una            reacción Definimos para una reacción en general, el cociente de reacción, Q: ...
Efectos de los cambios en el         equilibrio          Principio de Le Chatelier   Si un sistema químico en equilibrio  ...
Relación entre Kc y α.     • Sea una reacción A S B + C.     • Si llamamos “c” = [A]inicial y suponemos que       en princ...
Ejemplo 7 : En un recipiente de 3 litros seintroducen 0,6 moles de HI, 0,3 moles de H2 y0,3 moles de I2 a 490ºC. Si Kc = 0...
Efectos de los cambios en el                       equilibrio:              Cambios en la concentración•   Si C, la rxn se...
Efectos de los cambios en el             equilibrio:       Cambios en la presión• En sistemas gaseosos, al variar el volum...
Efectos de los cambios en el equilibrio:           Cambios en la temperatura• Los cambios de T alteran el equilibrio y mod...
FACTORES QUE AFECTAN EL EQUILIBRIO ¿Hacia dónde se desplazará el equilibrio al:a) disminuir la presión?b) aumentar la temp...
Efecto de la temperaturaCr(H2O)6(aq) + 4Cl-(aq)    CoCl42-(aq) + 6H2O(l)   ∆H >                                           ...
Efectos de los cambios en el            equilibrio:     adición de un catalizador- El catalizador modifica el mecanismo de...
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CALCULOS DE EQUILIBRIOEjercicios y problemas resuelto1.- Se ha realizado la reacción N2O4(g) <===> 2 NO2(g) variasveces, c...
2.- La constante de equilibrio para:             Cl2(g) + CO(g) <===> COCl2(g)es Kc = 5 (mol/l)-1 a cierta temperatura. Se...
3.- La Kc= 4,1·10-2 moles/l, para:                      PCl5 <===> PCl3 + Cl2En un reactor se pone PCl5.. Al llegar al equ...
B) Según el principio de Le Chatelier, una disminución delvolumen (a T=cte), hará que el proceso evolucione en el sentido ...
CONCLUSIONES Y/O ACTIVIDADES DE       INVESTIGACIÓN SUGERIDASInvestigar lo siguiente:2. Dentro de los parámetros termodiná...
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  • En ambas gráficas: [SO 2 ] = 0,344M [O 2 ] = 0,172M [SO 3 ] = 0,056M
  • La constante de equilibrio emplea las actividades en lugar de las concentraciones (actividad de un componente de una mezcla ideal es la proporción de su concentración o presión parcial, a la concentración estándar (1M) o presión (1atm)) Se debe considerar: a) Para líquidos y sólidos puros, la actividad es igual a uno. b) Para componentes de soluciones ideales, se considera que la actividad de cada componente es igual a su concentración molar. c) Para gases de una mezcla ideal, se considera que la actividad de cada componente es igual a la presión parcial en atmósferas. Como se emplea actividades, la constante de equilibrio es adimensional Para cualquier reacción K c : 1) Sólo variará con la temperatura. 2) Es constante a una temperatura dada. Como K c mide el grado en que se produce la reacción, entonces si es mayor que uno, es que la mayoría de reactivos se convierten en productos; y si es muy pequeño es que la mayoría de reactivos permanecen sin reaccionar. Ver problema Demuestre que el valor de la constante está relacionada con los coeficientes estequiométricos.
  • Nota: debe ser a T constante El argumento de la tabla no es aplicable cuando la presión total del sistema gaseoso se eleva produciendo otro gas que no reaccione.
  • Investigue sobre el proceso Haber Ver problemas Para III.5 ver problema pag 7
  • Demuestre la primera expresión a partir de la ecuación general de los gases ideales. Equilibrio o reacción heterogénea : aquella que se realiza con especies en más de una fase Ver problema pag 7-2
  • Ver problemas
  • Quim sem5 equili 2012 2

    1. 1. CICLO 2012-I Módulo: I Unidad: II I Semana: 5 QUIMICA GENERALLic. Quím. Jenny Fernández Vivanco
    2. 2. ORIENTACIONESSe recomienda revisar las bases teóricas en suguía didáctica de química general.Es necesario que dedique dos horas diarias a suestudio, consultando los libros o textos delectura obligatorios y el material impreso que sele ha entregado.Es obligatorio que revise los videoscomplementarios que se le adjunta susrespectivos link en internet.
    3. 3. EQUILIBRIO QUIMICO• Cuando una reacción química (reversible) alcanza el estado de equilibrio, las concentraciones de reactivos y productos permanecen constantes en el tiempo a una determinada temperatura y no se producen cambios visibles en la reacción. aA + Bb cC + dD
    4. 4. • Cuando se logra el equilibrio la reacción progresiva se desarrolla con la misma velocidad que su reacción regresiva en el proceso químico. Desarrollo de la Reacción
    5. 5. GRAFICAS DEL EQUILIBRIO QUIMICO N2O 4 ←→ 2NO 2
    6. 6. La constante de Equilibrio KcEn la reacción : a A + bB cC+dDLa velocidad Progresiva : K1 CAa CBb La velocidad Regresiva : K2 CCc CDd En el equilibrio las Velocidades son iguales: K 1 C A a C Bb = K 2 C c c C Dd K1 Ccc CDd K2 = CA a CBb = KC• La constante Kc cambia con la temperatura. Sólo se incluyen las especies gaseosas y/o en disolución. Las especies en estado sólido o el agua tienen concentración constante y por tanto, se integran en la constante de equilibrio.
    7. 7.  Si el KC es mayor que la unidad, la reacción se ha desplazado a la PRODUCTO derecha o la concentración de los S productos es mayor. REACTANTES Si el KC es menor que la unidad, la reacción se ha desplazado a la REACTA izquierda o la concentración de NTES PRODUCTOS los reactantes es mayor. Kc << 1
    8. 8. EJEMPLOS DE Kc La concentración de los líquidos y de los sólidos puros no se incluye en la constante de equilibrio. K = [NO ] 2 2 N2O4(g) 2NO2(g) c [N O ] 2 4 Kc = [NH3 ] 2N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) [N2 ] [H2 ] 3CaCO3(s) CaO(s) + CO2(g) K c = [CO2 ]
    9. 9. CONSTANTE EQUILBRIO KP• De acuerdo a la reacción: aA + Bb cC + dD• Como PV = RTn, P/RT = n/V = C  CA = PA /RT , CB = PB /RT (PC/RT)c(PD CC= PC /RT CD = PD /RT /RT )d• Reemplazando en Ecuación Kc = de Kc: (PA /RT)a (PB /RT )b (PC ) c (PD• (PC ) c (PD )d )d Kc = Kp= (RT)-∆n (PA )a (PB )b (PA )a (PB )b• Considerando
    10. 10. Sistema SO2/O2/SO3 2SO 2 ( g ) + O 2 ( g ) ↔ 2SO3( g ) 0,4M [SO2] 0,4M [SO2] ConcentraciConcentraci 0,2M [O2] [O2] 0,1M ón [SO3] [SO3]ón te te Tiempo Tiempo
    11. 11. La Constante de Equilibrio 2A + B ↔ A 2 B Kc = [ A B] 2 [ A] [ B] 2Variación de Kc con la expresión de la ecuaciónbalanceadaSi la ecuación para una reacción dada se multiplica por un númeropositivo o negativo, n, entonces el valor original de Kc se eleva a laenésima potencia. Por tanto siempre debe escribirse la ecuaciónbalanceada y el valor de Kc para cada reacción
    12. 12. Factores que afectan al equilibrio Principio de Le Chatelier: “Cuando se efectúa un cambio de condiciones (tensión) en un sistema en equilibrio, dicho sistema responde de manera que tiende a reducir la tensión y a alcanzar un nuevo equilibrio.” Pueden considerarse cuatro tipo de cambios: 1) Cambios de concentración 2) Cambios de presión (cambios de volúmenes para reacciones en fase gaseosa 3) Cambios de temperatura 4) Introducción de catalizadores
    13. 13. Cambios de Concentración A+ B↔ C+ D Kc = [ C][ D] [ A][ B] Tensión o Cambio Q Desplazamiento Aumento de concentración de A o B Q<K Hacia la derecha Aumento de concentración de C o D Q>K Hacia la izquierda Disminución de concentración de A o B Q>K Hacia la izquierda Disminución de concentración de C o D Q<K Hacia la derecha
    14. 14. Cambios de Volumen y Presión A ( g ) ↔ 2D ( g ) Kc = [ D] 2 [ A] Tensión o Cambio Q Desplazamiento Disminución de presión Q<K Hacia mayor número de moles (Aumento de volumen) de gas (para la reacción: derecha) Incremento de presión Q>K Hacia un número menor de (Disminución de volumen) moles de gas (para la reacción: izquierda
    15. 15. Cambios de Temperatura A+ B↔ C+ D ∆ H(− ) W+X↔ Y+Z ∆ H(+ )Es equivalente a: A + B ↔ C + D + calor W + X + calor ↔ Y + Z
    16. 16. Introducción de un Catalizador La adición de un catalizador acelera o retarda la reacción, pero afecta tanto la reacción directa como la inversa, de otra manera, empleando un catalizador se alcanzará en mayor o menor tiempo el equilibrio.Presiones Parciales y la constante deEquilibrio aA ( g ) + bB( g ) ↔ cC( g ) + dD ( g ) Kp = (P ) (P ) C c D d (P ) (P ) A a B b
    17. 17. Relación entra Kc y Kp K c = K p ( RT ) − ∆n ∆ n = ( n producgas − n reac tg as )Equilibrios Heterogéneos Ejemplo 2HgO( s ) ↔ 2Hg ( l ) + O 2 ( g ) K c = [ O2 ] K p = ( PO 2 )
    18. 18. Evaluación de las Constantes de Equilibrio a Diferentes Temperaturas.  KT  ∆Hº  1 1  ln K 2 =  −   R T T   T 1   1 2  Ecuación de van´t Hoff
    19. 19. ¿Cómo se puede modificar la situación de equilibrio? .Cambiando la constante de equilibrio Cambiando la temperatura Cambiando el resto de condiciones:Sin cambiar la constante de equilibrio Presión, concentración y catalizadores.
    20. 20. PRINCIPIO DE LE CHATELIER• Cuando el sistema se encuentra en equilibrio y existe una fuerza que busca modificar su estado de equilibrio, el sistema trata de anular o minimizar la acción de dicha la fuerza.
    21. 21. Efecto de un cambio de temperatura (a P cte) ENDOTÉRMICA: gana calor. Si ∆Hº > 0 (endotérmica) A + B + Calor = C + D Al disminuir la temperatura :← si aumentamos la temperatura: → • EXOTÉRMICA: Libera o desprende calor. Si ∆Hº < 0 (exotérmica): A + B = C + D + Calor Al disminuir la temperatura : → si aumentamos la temperatura: ←
    22. 22. Efecto de la adicción/sustracción de reactivos o de productos gaseosos (a T y V ctes) • De acuerdo a la reacción A+B = C+D Si se adiciona productos: La reacción ← Si se adiciona reactantes: La reacción → Si se reduce la c0ncentración reactantes: La reacción ← Si se reduce la concentración de productos : La reacción →
    23. 23. EFECTO DE LA PRESION• Cuando se incrementa la Presión, el sistema se desplaza al lugar donde exista menor cantidad de moles. 3A + B 4C + D Si se incrementa la Presión: Reacción ←• Cuando disminuye la Presión, el sistema se desplaza al lugar donde exista mayor cantidad de moles. 5A + B 4C + 3D Si disminuye la Presión: Reacción →
    24. 24. Reacciones reversibles • Son aquellas en las cuales los productos que se van formando, nuevamente reaccionan para formar los reactantes. Reacción2 NO2 N 2O 4 directa ReacciónN2O4 2 NO2 inversa Reacción en2 NO2 N 2O 4 equilibrio
    25. 25. Equilibrio N2O4 - NO2N2O4 congelado A Tª ambiente el El equilibrio químico es incoloro N2O4 se es el punto donde las descompone en concentraciones de NO2 (marrón) todas las especie son constantes
    26. 26. Reacciones en equilibrio• rdirecta = r inversa• Ambas reacciones ocurren con la misma rapidez por lo que no se aprecian cambios (la concentración de las sustancias se hace constante y se mantienen así a no ser que el sistema se perturbe)
    27. 27. Condición de equilibrio-Las concentraciones no varían-Las velocidades directa e inversa sehacen igualesPara la rxn A B rd = kd[A] ri = ki[B] k [A] d ki[B]
    28. 28. Equilibrio químicoConcentra [HI]ciones(mol/l) [I2] [H2] Tiempo (s)
    29. 29. Constante de equilibrio (Kc) • En una reacción cualquiera: aA+bB cC+dD la constante Kc tomará el valor: [C ] × [D ] c d Kc = [ A] × [B] a b • para concentraciones en el equilibrio • La constante Kc cambia con la temperatura • ¡ATENCIÓN!: Sólo se incluyen las especies gaseosas y/o en disolución. Las especies en estado sólido o líquido tienen29 concentración constante y por tanto, se integran en la constante de equilibrio.
    30. 30. Carlos TimanáCEPRE-UNI La constante de equilibrio • En el equilibrio las concentraciones se hacen constantes y la relación entre ellas también será una constante. La aplicación de la LAM a rxns reversibles lleva a la expresión: aA + bB(g) pP + qQ Constante de equilibrio en función de las concentraciones Kc = [ P ] p [ Q] q molares [ A ] a [ B] b
    31. 31. Ejercicio 1: Escribir las expresiones de KC para los siguientes equilibrios químicos: a) N2O4(g) ( 2 NO2(g); b) 2 NO(g) + Cl2(g) ( 2 NOCl(g); c) CaCO3(s) ( CaO(s) + CO2(g); d) 2 NaHCO3(s) ( Na2CO3(s) + H2O(g) + CO2(g). 31
    32. 32. La constante de equilibrio en gases• Para rxns en estado gaseoso podemos expresar la constante de equilibrio en función de las presiones parciales (en atmósferas) ( PP ) p ( PQ ) q KP =• PA = [A](RT) ( PA ) a ( PB ) b• Al relacionar Kp y Kc: ∆ n = ngas(productos) - ngas(reactivos) K P = K c ( RT ) ∆n
    33. 33. Ejemplo 2: En un recipiente de 10 litros se introduce una mezcla de 4 moles de N2(g) y12 moles de H2(g);•escribir la reacción de equilibrio;•si establecido éste se observa que hay 0,92 molesde NH3(g),•determinar las concentraciones de N2 e H2 en elequilibrio y la constante Kc.
    34. 34. Ejercicio 3: En un recipiente de 250 ml se introducen3 g de PCl5, estableciéndose el equilibrio: PCl5(g)PCl3 (g) + Cl2(g). Sabiendo que la KC a la temperaturadel experimento es 0,48, determinar la composiciónmolar del equilibrio..
    35. 35. Características del equilibrio• Es dinámico: la rxn no se detiene. Ambas dinámico rxns ocurren simultáneamente.• Es elástico (espontáneo): se logra sin necesidad de fuerza o agente exterior. Si el sistema es perturbado, tratará espontáneamente de alcanzarlo nuevamente.• Es una competencia entre dos tendencias opuestas.• Es independiente del camino que sigue la rxn y solo depende de las concentraciones finales de reactivos y productos.
    36. 36. Constante de equilibrio (Kp) (continuación) • Vemos, pues, que KP puede depender de la temperatura siempre que haya un cambio en el nº de moles de gases pcc · pDd [C] c (RT)c · [D] d (RT)d Kp = ———— = —————————— = p Aa · p Bb [A] a (RT)a · [B] b (RT)b ∆n K P = KC × (RT )36 en donde ∆n = incremento en nº de
    37. 37. Ejemplo 4: Calcular la constante Kp a 1000 K en lareacción de formación del amoniaco vistaanteriormente. (KC = 1,996 ·10–2 M–2)Ejercicio 5 : La constante de equilibrio de la reacción:N2O4 2 NO2 vale 0,671 a 45ºC . Calcule la presióntotal en el equilibrio en un recipiente que se ha llenadocon N2O4 a 10 atmósferas y a dicha temperatura.Datos: R = 0,082 atm·l·mol-1·K-1.
    38. 38. Ejemplo 6: En un matraz de 5 litros se introducen2 moles de PCl5(g) y 1 mol de de PCl3(g) y seestablece el siguiente equilibrio:PCl5(g) ( PCl3(g) + Cl2(g). Sabiendo que Kc (250 ºC)= 0,042;a) ¿cuáles son las concentraciones de cadasustancia en el equilibrio?; b) ¿cuál es el grado dedisociación?
    39. 39. Significado de la Keq• Cuanto mayor sea K (Kc>1), mayor es la conversión de reactantes en productos.• Cuanto menor sea K (Kc<1), menor es la conversión de reactantes en productos
    40. 40. Expresión de Keq: Sistemas homogéneosCuando todos los reactivos y productosestán en una fase, el equilibrio eshomogéneo.Cuando se trata de gases, todas lasespecies intervienen Ejemplo: 3H2(g) + N2(g) 2 NH3(g) 2 [NH3]2 3P NH3 Kc = Kp = Kp = Kc (RT)2-(3+1) 2] [N2] -2 [H = Kc(RT) PL / P K 3 R = 0,082 atm H2 molN2
    41. 41. Expresión de Keq: Sistemas homogéneosEn soluciones líquidas no se considera el solvente; solose consideran las especies cuya concentración cambiadurante la rxn.Ejemplo:CH3COOH(ac) + C2H5OH(ac) CH3COOC2H5(ac) +H2O(l) El H2O es solvente y su [CH3COOC2H5] concentración no varía!!, Kc = es una constante!! [CH3COOH][C2H5OH]
    42. 42. Expresión de Keq: Sistemas heterogéneos Si uno o más reactivos o productos están en fase diferente el equilibrio es heterogéneo. CaCO3(s) CaO(s) + CO2(g) La concentración de los sólidos y los líquidos puros permanecen constante durante la reacción.
    43. 43. Expresión de Keq: Sistemas heterogéneos - La posición de equilibrio es independiente de la cantidad de sólido o líquidos, mientras algo esté presente. - No es necesario que los términos correspondientes a líquidos o sólidos aparezcan en la constante de equilibrio. - Para la descomposición de CaCO3:Kc = [ CaO] • [ CO 2 ] = constant • [ CO 2 ] . [ CaCO 3 ] CaCO3(s) CaO(s) + CO2(g)∴ K c′ = K c • constant = [ CO 2 ] Otro ejemplo: C(s) + H2O(g) CO(g) + H2(g) [CO][H2] PCOPH2 Kc = = (RT)1 [H2O]2 PH2O2
    44. 44. Ejemplo de equilibrios múltiplesN2O(g) + ½O2 2 NO(g) Kc = ? [N2O]N2(g) + ½O2 N2O(g) Kc(2)= 2.7x10 +18 = [N2][O2]½ [NO]2N2(g) + O2 2 NO(g) Kc(3)= 4.7x10-31 = [N2][O2] [NO]2 [NO]2 [N2][O2]½ 1Kc = = = Kc(3) = 1.7x10-13 [N2O][O2] ½ [N2][O2] [N2O] Kc(2)
    45. 45. Predicción de la dirección de una reacción Definimos para una reacción en general, el cociente de reacción, Q: c d CC CDaA + bB cC + dD Q= CA a CB b Q=K A la derecha A la izquierda
    46. 46. Efectos de los cambios en el 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 desplazará, si es posible, para contrarrestar la mayor parte de la perturbación
    47. 47. Relación entre Kc y α. • Sea una reacción A S B + C. • Si llamamos “c” = [A]inicial y suponemos que en principio sólo existe sustancia “A”, tendremos que: • Equilibrio: A B + C • Conc. Inic. (mol/l): c 0 0 • conc. eq(mol/l) c(1– α) c ·α c ·α • [B] · [C] c ·α · c ·α c ·α 2 Kc = ———— = ————— = ——— [A] c · (1– α) (1– α) • En el caso de que la sustancia esté poco disociada (Kc muy pequeña): α << 1 y • Kc ≅ c ·α 247
    48. 48. Ejemplo 7 : En un recipiente de 3 litros seintroducen 0,6 moles de HI, 0,3 moles de H2 y0,3 moles de I2 a 490ºC. Si Kc = 0,022 a 490ºCpara2 HI(g) 2 H2(g) + I2(g)•¿se encuentra en equilibrio?;•Caso de no encontrarse, ¿cuantos moles deHI, H2 e I2 habrá en el equilibrio?
    49. 49. Efectos de los cambios en el equilibrio: Cambios en la concentración• Si C, la rxn se desplaza en el sentido que disminuya dicha C.• Si C, la rxn se desplaza en el sentido que aumente dicha C• Ejemplo: SO2(g) + NO2(g) NO(g) + SO3 [NO][SO3] equilibrio: Kc = [SO2][NO2] rxn si se introduce NO2, entonces la rxn consumirá NO2 ( ) y se logrará un nuevo equilibrio con nuevas concentraciones que satisfagan el valor de Kc. [NO]’[SO3]’ nuevo equilibrio: Kc = [SO2]’[NO2]’
    50. 50. Efectos de los cambios en el equilibrio: Cambios en la presión• En sistemas gaseosos, al variar el volumen varía la presión.• Si V  P  la rxn se desplazará hacia el lado que aumente el ngas.• Si V  P  la rxn se desplazará hacia el lado que disminuya el ngas.• Ejemplo: 3H2(g) + N2(g) 2 NH3(g) Si V  P   aumenta la producción rxn
    51. 51. Efectos de los cambios en el equilibrio: Cambios en la temperatura• Los cambios de T alteran el equilibrio y modifican el valor de Keq.• Rxns endotérmicas: R + calor P – Si T  calor  la rxn consume calor  – Si T  calor  la rxn produce calor  rxn• Rxns exotérmicas: R P + calor – Si T  calor  la rxn consume calor  rxn – Si T  calor  la rxn produce calor  rxn rxn
    52. 52. FACTORES QUE AFECTAN EL EQUILIBRIO ¿Hacia dónde se desplazará el equilibrio al:a) disminuir la presión?b) aumentar la temperatura?H2O(g) + C(s) OCO(g) + H2(g) (∆H > 0)
    53. 53. Efecto de la temperaturaCr(H2O)6(aq) + 4Cl-(aq) CoCl42-(aq) + 6H2O(l) ∆H > 0. Rosa claro Azul Si ↓ T se obtiene color rosa, y si ↑ T la disolución se vuelve azul.
    54. 54. Efectos de los cambios en el equilibrio: adición de un catalizador- El catalizador modifica el mecanismo dereacción, disminuyendo la energía deactivación del proceso químico.- Disminuye el tiempo necesario para alcanzarel equilibrio- Pero no afecta la composición de la mezclaen el equilibrio (no se obtiene mayor cantidadde producto)
    55. 55. MU Variaciones en el equilibrio IMPOY RT AN ∀ ∆ [reactivos] > 0 → TE ∀ ∆ [reactivos] < 0 ← ∀ ∆ [productos] > 0 ← ∀ ∆ [productos] < 0 → ∀ ∆ T > 0 (exotérmicas) ← ∀ ∆ T > 0 (endotérmicas) → ∀ ∆ T < 0 (exotérmicas) →Variación ∀ ∆ T < 0 (endotérmicas) ← en el ∀ ∆ p > 0 Hacia donde menos nº moles deequilibrio gases ∀ ∆ p < 0 Hacia donde más nº moles de gases 55
    56. 56. CALCULOS DE EQUILIBRIOEjercicios y problemas resuelto1.- Se ha realizado la reacción N2O4(g) <===> 2 NO2(g) variasveces, con distintas cantidades, siempre a 134 ºC. Una vezalcanzado el equilibrio las concentraciones de las dos sustanciasen cada muestra fueron: Completar la tabla:Hay que tener en cuenta que la Kc es una constante, para cadaecuación de equilibrio, que sólo depende de la temperatura, luego:
    57. 57. 2.- La constante de equilibrio para: Cl2(g) + CO(g) <===> COCl2(g)es Kc = 5 (mol/l)-1 a cierta temperatura. Se tienen lassiguientes mezclas en respectivos recipientes, todos de unlitro:¿Está cada uno de estos sistemas en equilibrio? Si no, ¿en quésentido evolucionarán?
    58. 58. 3.- La Kc= 4,1·10-2 moles/l, para: PCl5 <===> PCl3 + Cl2En un reactor se pone PCl5.. Al llegar al equilibrio hay 0,53 molesde Cl2 y 0,32 moles de PCl5. ¿Cuál es el volumen del reactor ?. Sise reduce a la mitad el volumen ¿cuál es la composición del gas enequilibrio?.A) Inicialmente sólo hay PCl5 que al descomponerse formará losmismos moles de PCl3 y de Cl2 , luego en el equilibrio tendremos:0,32 moles de PCl5 0,53 moles de Cl2 y 0,53 moles de PCl3
    59. 59. B) Según el principio de Le Chatelier, una disminución delvolumen (a T=cte), hará que el proceso evolucione en el sentido deaumento del número de moles estequiométricos (sentido inverso).En efecto, cuando se alcance el nuevo equilibrio.
    60. 60. CONCLUSIONES Y/O ACTIVIDADES DE INVESTIGACIÓN SUGERIDASInvestigar lo siguiente:2. Dentro de los parámetros termodinámicos ¿Cuál de ellos es el que le afecta mas el equilibrio termodinámico?4. ¿Cuales son los requisitos que debemos tener en cuenta para que el equilibrio de un proceso se mantenga ?
    61. 61. GRACIAS
    1. A particular slide catching your eye?

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