CONCENTRACIÓN QUÍMICA Y EQUILIBRIO QUÍMICO
SOLUCIONES <ul><li>CONCEPTO Y ELEMENTOS DE UNA SOLUCIÓN:   </li></ul><ul><li>Mezcla homogénea en la que se encuentran dos ...
<ul><li>TIPOS DE SOLUCIONES </li></ul>Bronce Sólido Sólido Azúcar en agua Líquido Sólido Empastes dentales Sólido Líquido ...
Líquidos miscibles e inmiscibles Los miscibles son dos líquidos que se combinan completamente en cualquier proporción para...
<ul><li>CONCENTRACIÓN DE LAS SOLUCIONES </li></ul>Es la relación que existe entre la cantidad de soluto y la cantidad de  ...
4. Normalidad (N)=  5. Molalidad (m)=  equivalentes de soluto litro de solución moles de soluto kilogramo de disolvente
  Ej. 1. Calcule la molaridad de una solución que contiene 6.00 g de NaCl (MM 58.44) en 200 ml de solución.     Ej. 2. Cal...
Ejemplos de cálculos de concentración molal Ej.1 ¿ Cuál es la molalidad de una disolución de 3,2g de CH3OH en 200g de agua...
Dilución de concentración En muchas ocasiones se debe diluir una solución concentrada para obtener una de más baja concent...
EQUILIBRIO QUÍMICO Es una reacción reversible, es decir, que se produce en ambos sentidos (los reactivos forman productos,...
<ul><li>En una reacción cualquiera: a A + b B  c C + d D, la constante Kc tomará el valor: </li></ul><ul><li>Kc  =  [C]c [...
ALTERACIÓN DEL EQUILIBRIO QUÍMICO <ul><li>Principio de la ley Chatelier. </li></ul><ul><li>Cambios de concentración. </li>...
PRINCIPIO DE LEY CHATELIER  Un sistema alcanza el equilibrio cuando la velocidad de la reacción directa se hace igual a la...
FACTORES QUE MODIFICAN EL EQUILIBRIO QUÍMICO: <ul><li>Cambios de concentración. </li></ul><ul><li>Cambios de volumen y pre...
Cambios de volumen y  presión:  La presión es un factor que influye sobre los sistemas gaseosos en equilibrio.  El resulta...
Ejemplo 2:   Un aumento de la presión en este ejemplo no produce ninguna alteración sobre el equilibrio ya que tanto en la...
SOLUBILIDAD Es una medida de la capacidad de una determinada sustancia para disolverse en otra. En moles por litro, en gra...
Capas de solvatación:  La solvatación es el proceso de atracción y asociación de moléculas de un disolvente con moléculas ...
PRECIPITACIÓN DE SALES NO SOLUBLE Dicha precipitación puede ocurrir cuando una sustancia  insoluble  se forma en la disolu...
EQUILIBRIO DE SOLUBILIDAD Equilibrio de solubilidad es cualquier tipo de relación de equilibrio químico entre los estados ...
PRODUCTO DE SOLUBILIDAD <ul><li>El producto de solubilidad de un compuesto iónico es el producto de las concentraciones mo...
EFECTO DE ION COMÚN Y SU EFECTO EN LA SOLUBILIDAD DE LAS SALES . <ul><li>El efecto ion común se basa en el producto de sol...
SEPARACIÓN DE IONES POR PRECIPITACIÓN FRACCIONADA Cuando se tiene una mezcla de dos o más cationes o aniones, que precipit...
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Concentración y equilibrio químico

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Esta es una presentación acerca de conceptos elementales de la química. Asimismo, se otorgan problemas que son de uso cotidiano, al menos para los químicos o los interesados en una de las ciencias más apasionantes.

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Concentración y equilibrio químico

  1. 1. CONCENTRACIÓN QUÍMICA Y EQUILIBRIO QUÍMICO
  2. 2. SOLUCIONES <ul><li>CONCEPTO Y ELEMENTOS DE UNA SOLUCIÓN: </li></ul><ul><li>Mezcla homogénea en la que se encuentran dos o más sustancias puras; su composición puede variar dentro de ciertos límites. </li></ul><ul><li>Soluto: Sustancia disuelta en una solución; por lo regular, presente en menor cantidad que el disolvente. </li></ul><ul><li>Disolvente: Sustancia disolvente en una solución ; por lo general presente en mayor cantidad que el soluto. </li></ul>
  3. 3. <ul><li>TIPOS DE SOLUCIONES </li></ul>Bronce Sólido Sólido Azúcar en agua Líquido Sólido Empastes dentales Sólido Líquido Anticongelante Líquido Líquido Bebidas carbonatadas Líquido Gas EJEMPLO DISOLVENTE SOLUTO
  4. 4. Líquidos miscibles e inmiscibles Los miscibles son dos líquidos que se combinan completamente en cualquier proporción para formar una solución. En cambio, los inmiscibles son dos líquidos que no se mezclan sino que forman capas. Alcohol en agua Etilén glicol con cloroformo Aceite y agua
  5. 5. <ul><li>CONCENTRACIÓN DE LAS SOLUCIONES </li></ul>Es la relación que existe entre la cantidad de soluto y la cantidad de disolvente. De igual forma, se define como la medida de la cantidad de soluto contenida en una determinada cantidad de disolvente o solución. Los métodos cuantitativos más comunes para expresar las concentraciones 1.Porcentaje referido a la masa= 2. Partes por millón (ppm)= 3. Molaridad (M)= masa de soluto masa de solución *100 masa de soluto masa de solución * 1 000 000 moles de soluto litro de solución
  6. 6. 4. Normalidad (N)= 5. Molalidad (m)= equivalentes de soluto litro de solución moles de soluto kilogramo de disolvente
  7. 7.   Ej. 1. Calcule la molaridad de una solución que contiene 6.00 g de NaCl (MM 58.44) en 200 ml de solución.     Ej. 2. Calcule el número de moles y el número de gramos de KMnO 4 (MM 158.0) en 3.00 litros de una solución 0.250 M. Ejemplos de cálculos de concentración molar
  8. 8. Ejemplos de cálculos de concentración molal Ej.1 ¿ Cuál es la molalidad de una disolución de 3,2g de CH3OH en 200g de agua? Peso Molecular del soluto = 12 + (4 x 1) + 16 = 32 número de moles de soluto = 3,2/32= 0,1 moles m =(0,1 moles de soluto)/(0,2 Kg. de disolvente) = 0,5 m Ej.2. Si la molalidad de una solución de C 2 H 5 OH disuelta en agua es 1.5 y el peso del agua es 11.7 Kg., calcular cuantos gramos de C 2 H 5 OH tendremos que añadir a la solución .                                                                                            
  9. 9. Dilución de concentración En muchas ocasiones se debe diluir una solución concentrada para obtener una de más baja concentración . Para diluir una solución, se incrementa el volumen del solvente hasta obtener la nueva concentración. Cálculo de dilución de una concentración A través de la expresión matemática: C1V1=C2V2 Ej. Se tienen 150 ml de solución 1,80 M de NaOH, ¿Cuántos ml de agua se deben agregar para que la solución quede 0,50 M? C1 X V1 = C2 X V2 despejando queda V2= (C1 X V1)/C2 V2=(150 ml X 1.80 M)/ 0.50 M =540 ml O sea que el volumen a obtener es de 540 ml de NaOH a 0.50 M Para saber el agua que se debe agregar, 540 ml – 150ml= 390 ml solución: se requiere agregar 390 ml de agua.
  10. 10. EQUILIBRIO QUÍMICO Es una reacción reversible, es decir, que se produce en ambos sentidos (los reactivos forman productos, y a su vez, éstos forman de nuevo reactivos). Cuando las concentraciones de cada una de las sustancias que intervienen (reactivos o productos) se mantienen constantes, es decir, ya no varían con el tiempo, se dice que la reacción ha alcanzado el EQUILIBRIO QUÍMICO
  11. 11. <ul><li>En una reacción cualquiera: a A + b B c C + d D, la constante Kc tomará el valor: </li></ul><ul><li>Kc = [C]c [D]d </li></ul><ul><li>[A]a [B]b </li></ul><ul><li>Considere la reacción: 2H2 (g) + S2 (g)  2H2S (g) a la temperatura de 700ºC. En el equilibrio se encuentran 2,5 mol de H2, 1,35x10-5 mol de S2 y 8,7 mol de H2S. Determine Kc sabiendo que el volumen del recipiente es 12L. </li></ul>CONSTANTE DE EQUILIBRIO (KC) Cálculo de constante de equilibrio [H2S]2 Kc = ------------ [H2]2[S2] Kc = ------------------------------------------------- (8,7 mol/12L)2 [(2,5 mol/12L)2 x (1,35x10-5 mol/12L)] = Kc = 1,08 x 107
  12. 12. ALTERACIÓN DEL EQUILIBRIO QUÍMICO <ul><li>Principio de la ley Chatelier. </li></ul><ul><li>Cambios de concentración. </li></ul><ul><li>Cambios de volumen y presión. </li></ul><ul><li>Cambios de la temperatura . </li></ul>
  13. 13. PRINCIPIO DE LEY CHATELIER Un sistema alcanza el equilibrio cuando la velocidad de la reacción directa se hace igual a la velocidad de la reacción inversa. Este equilibrio es muy sensible a cambios de presión, temperatura y concentración. Nació el 8 de octubre de 1850. Fenómenos de Combustión (1898) Teoría de los equilibrios químicos, la medida de temperaturas elevadas y los fenómenos de disociación (1898-1899) Propiedades de las aleaciones metálicas(1899-19009 Aleaciones de Hierro (1900-1901) Métodos generales de química analítica (1901-1902) Leyes generales de la química analítica (1901-1902)
  14. 14. FACTORES QUE MODIFICAN EL EQUILIBRIO QUÍMICO: <ul><li>Cambios de concentración. </li></ul><ul><li>Cambios de volumen y presión. </li></ul><ul><li>Cambios de la temperatura . </li></ul>Cambios de concentración: Sobre un sistema en equilibrio está regida por la ley de acción de masas: “La velocidad de una reacción química es proporcional al producto de las concentraciones molares de las sustancias reaccionantes”. Si en una reacción N2 + 3H2 2 NH3 aumenta la concentración del N2, el equilibrio se desplaza hacia la derecha para favorecer los productos. Lo mismo ocurre si se incrementa la concentración de H2. Después de cierto tiempo se alcanza un nuevo estado de equilibrio de acuerdo a las nuevas concentraciones.
  15. 15. Cambios de volumen y presión: La presión es un factor que influye sobre los sistemas gaseosos en equilibrio. El resultado es un aumento de la presión total del gas y una disminución de las fracciones molares de las especies; pero la presión parcial de cada gas, dada por el producto de su fracción molar y la presión total, no cambia, por lo tanto la presencia de un gas inerte no altera el equilibrio . Ejemplo 1: Cuatro moles de relacionantes dan origen a dos moles del producto, por lo que un aumento de presión desplaza el equilibrio hacia la derecha, esto favorece la formación de amoníaco, ya que es la que procede con disminución de volumen.
  16. 16. Ejemplo 2: Un aumento de la presión en este ejemplo no produce ninguna alteración sobre el equilibrio ya que tanto en la reacción directa como en la inversa se producen dos volúmenes. Cambios en la temperatura: Comprendida en la Ley de Van´t Hoff, la cual plantea lo siguiente: “Cuando se aumenta la temperatura sobre un sistema en equilibrio, se ve favorecida la reacción que se produce por absorción de calor”. En el siguiente ejemplo, al producirse la elevación de la temperatura se ve favorecida la reacción directa ( ), porque absorbe calor, ésta es una reacción endotérmica , donde el equilibrio se desplaza para favorecer la formación de más productos.
  17. 17. SOLUBILIDAD Es una medida de la capacidad de una determinada sustancia para disolverse en otra. En moles por litro, en gramos por litro, o en porcentaje de soluto. La solubilidad de una sustancia depende de la naturaleza del disolvente y del soluto, así como de la temperatura y la presión del sistema, es decir, de la tendencia del sistema a alcanzar el valor máximo de entropía.
  18. 18. Capas de solvatación: La solvatación es el proceso de atracción y asociación de moléculas de un disolvente con moléculas o iones de un soluto. Al disolverse los iones en un solvente, se dispersan y son rodeados por moléculas de solvente. A mayor tamaño del ion, más moléculas de solvente son capaces de rodearlo, y más sulfatado se encuentra el ion. Unidades de solubilidad: Puesto que la solubilidad es la máxima concentración que puede alcanzar un soluto, se medirá en las mismas unidades que la concentración. Es habitual medirla en gramos de soluto por litro de disolución (g/l) o en gramos de soluto por cada 100 cc de disolución (%). Aunque la unidad de medida se parezca a la de la densidad, no es una medida de densidad. En la densidad, masa y volumen se refieren al mismo cuerpo. En la solubilidad, la masa es de soluto y el volumen es de la disolución, de la mezcla de soluto y disolvente.  
  19. 19. PRECIPITACIÓN DE SALES NO SOLUBLE Dicha precipitación puede ocurrir cuando una sustancia  insoluble  se forma en la disolución debido a una reacción química o a que la disolución ha sido  sobresaturada  por algún compuesto, esto es, que no acepta más  soluto  y que al no poder ser disuelto, dicho soluto forma el precipitado. Si el precipitado es más denso que el resto de la disolución, cae. Si es menos denso, flota, y si tiene una densidad similar, se queda en suspensión . Condición para que precipiten sales: Bajo ciertas condiciones extremas como pHs muy básicos o muy ácidos o altas temperaturas, concentración de sales elevadas, alta constante dieléctrica del medio, etc.
  20. 20. EQUILIBRIO DE SOLUBILIDAD Equilibrio de solubilidad es cualquier tipo de relación de equilibrio químico entre los estados sólido y disuelto de un compuesto en la saturación. Kps significa &quot;producto de solubilidad&quot; o &quot;equilibrio de solubilidad&quot;. Es la constante de equilibrio de la reacción en la que una sal sólida se disuelve para dar sus iones constituyentes en solución. Los equilibrios de solubilidad implican la aplicación de los principios químicos y las constantes para predecir la solubilidad de sustancias en condiciones específicas (porque la solubilidad es sensible a las condiciones, mientras que las constantes lo son menos).
  21. 21. PRODUCTO DE SOLUBILIDAD <ul><li>El producto de solubilidad de un compuesto iónico es el producto de las concentraciones molares (de equilibrio) de los iones constituyentes, cada una elevada a la potencia del coeficiente estequiométrico en la ecuación de equilibrio. </li></ul><ul><li>CmAn ↔ m Cn+ + n Am- </li></ul><ul><li>Hay dos formas de expresar la solubilidad de una sustancia: como solubilidad molar, número de moles de soluto en un litro de una disolución saturada (mol/L); y como solubilidad, número de gramos de soluto en un litro de una disolución saturada (gr/L). Todo esto ha de calcularse teniendo en cuenta una temperatura que ha de permanecer constate y que suele ser la indicada en las condiciones estándar o condiciones de laboratorio (P=101 kPa, T=25ºC). </li></ul>
  22. 22. EFECTO DE ION COMÚN Y SU EFECTO EN LA SOLUBILIDAD DE LAS SALES . <ul><li>El efecto ion común se basa en el producto de solubilidad (Kps) según el cual, para disminuir la solubilidad de una sal se agrega uno de los iones. Al aumentar la concentración de uno de los iones que forman el precipitado, la concentración del otro debe disminuir, para que Kps permanezca constante, a una temperatura determinada. Este efecto es el que permite reducir la solubilidad de muchos precipitados, o para precipitar cuantitativamente un ion, usando exceso de agente precipitante. </li></ul><ul><li>Efecto ión común: una sal es menos soluble si uno de sus iones se encuentra ya en disolución . </li></ul>
  23. 23. SEPARACIÓN DE IONES POR PRECIPITACIÓN FRACCIONADA Cuando se tiene una mezcla de dos o más cationes o aniones, que precipitan con un mismo reactivo, formando compuestos escasamente solubles, y se quiere predecir cuál de ellos lo hace primero, se debe calcular cual de los dos compuestos requiere la menor cantidad de reactivo para alcanzar la saturación de la solución. Ejemplo: se tiene una solución que contiene [Ag +] = [Pb 2+] = 1 x 10 – 2 M; se agrega solución de cromato de potasio. Precipitará primero el más insoluble, el que necesita menor cantidad de reactivo precipitante para saturar la solución, en este caso PbCrO4.

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