DESEMPEÑO 1Explica los factores que afectan la velocidad de una reacción y su equilibrio químico y la importancia que tiene en los procesos biológicos que ocurren en los seres vivos

Velocidad de una reacciónEs la rapidez (tiempo) con la que se forman los productos o se consumen los reactivos involucrados en dicha reacción

TEORIA DE LAS COLISIONES

Los átomos y moléculas de las distintas sustancias se hallan en continuo movimiento, lo que ocasiona choques constantes entre las partículas Mientras mayor sea el número de choques por unidad de tiempo, mayor será la probabilidad de que ocurra una reacción.

ENERGÍA DE ACTIVACIÓNEs la energía necesaria para romper los enlaces de

las moléculas de los reactivos y facilitar la formación de los nuevos enlaces en los productos. Se representa con el símbolo Ea y se expresa en Kcal/mol o kJ/mol. La Ea es una propiedad de cada reacción y depende de la clase de enlaces que se tenga que romper durante la misma.

Velocidad de la reacciónDepende de:

Número de choques o colisiones efectivos de las partículas por segundo

La orientación con la cual ocurren los choquesLa energía que posean las moléculas en el

momento de la colisiónLa energía faltante para alcanzar la energía de

activación.

FACTORES QUE AFECTAN LA

VELOCIDAD DE UNA REACCIÓN

NATURALEZA DE LOS REACTIVOSEsta relacionada con el ordenamiento

de los átomos en las sustancias que reaccionan en forma molecular y con la fuerza y el número de enlaces que lo conforman.

SUPERFICIE DE CONTACTO O TAMAÑO DE LAS

PARTÍCULASMientras Mas puntos de contacto haya en las sustancias reaccionantes, la reacción ocurrirá más rápido. Ejemplo. El zinc en polvo reacciona más rápido que el zinc en biruta.

CONCENTRACIÓN DE LOS REACTIVOS

Al aumentar la concentración de las sustancias

reaccionantes, se aumenta la unidad de choques entre sus moléculas, llevando a la aceleración del proceso.

TEMPERATURAEl Aumento de

temperatura en el sistema en reacción comprende un aumento proporcional en la velocidad de la reacción.

CATALIZADORESEs una sustancia que afecta la velocidad de una reacción para acelerar o retardar los procesos químicos, sin participar de ellos directamente. El proceso de alterar la velocidad de una reacción se llama catálisis.

CLASIFICACIÓN DE CATALIZADOR

CATALIZADOR POSITIVO

Es cuando una sustancia actúa acelerando la reacción.

CATALIZADOR NEGATIVO O INHIBIDOR

Es cuando una sustancia actúa retardando la reacción

CLASIFICACIÓN DE CATALIZADOR

HOMOGÉNEOSSon aquellos que se

encuentran en el mismo estado de agregación que los reactivos.

HETEROGÉNEOS

Son, por lo general sólidos que catalizan reacciones en medio líquido o gaseoso.

LEY DE ACCIÓN DE MASAS O LEY DE EQUILIBRIO QUÍMICO

La velocidad de una reacción química es proporcional al producto de las masas activas( concentración de las sustancias que participan en la reacción) de las sustancias reaccionantes.

CLASES DE EQUILIBRIO QUÍMICOHOMOGÉNEO

Se caracteriza por que tanto los reactantes como los productos de la reacción se encuentran en el mismo estado o fase (líquido o gaseoso)

HETEROGÉNEOSe caracteriza por que

tanto los reactantes como los productos de la reacción pueden encontrarse en dos o más estados, es decir, fases diferentes.

EJERCICIOS PROPUESTOSClasifica el siguiente sistema en

equilibrio y expresar la constante para cada sistema de equilibrio:

H2(g) + S (g) H2S (g) a 1.000 °C Es un sistema homogéneo y la

constante se expresa normalmente reemplazando .

EJERCICIOS PROPUESTOSClasifica el siguiente sistema en equilibrio

y expresar la constante para cada sistema de equilibrio:

H2(g) + S (l) H2S (g) a 200 °C

En este tipo de reacción al existir una barrera En este tipo de reacción al existir una barrera física entre la fase líquida y gaseosa, el valor de física entre la fase líquida y gaseosa, el valor de KKee dependen exclusivamente las dependen exclusivamente las concentraciones en fase gaseosa.concentraciones en fase gaseosa.

.

EJERCICIOS PROPUESTOSClasifica el siguiente sistema en

equilibrio y expresar la constante para cada sistema de equilibrio:

H2(g) + S (s) H2S (g) a 100 °CEn este tipo de reacción al existir una barrera física En este tipo de reacción al existir una barrera física

entre la fase sólida y gaseosa, el valor de Ke entre la fase sólida y gaseosa, el valor de Ke dependen exclusivamente las concentraciones en dependen exclusivamente las concentraciones en fase gaseosa.fase gaseosa.

.

CLASES DE EQUILIBRIO QUÍMICOMOLECULAR

Se caracteriza por estar conformado por sistemas (reactivo y producto) que involucran moléculas por lo general en estado gaseoso.

EN SOLUCIÓN

Se caracteriza por ser un sistema que se encuentra en disolución acuosa.

Ke =CONSTANTE DE EQUILIBRIOEs una media característica de cada

reacción, bajo condiciones de temperatura y presión específicas y constantes. La constante de equilibrio no tiene unidades.

SIGNIFICADO DE LOS SÍMBOLOS EN KeCORCHETES: Representan las

concentraciones en moles/litro (Molaridad) de los reactantes y productos.

EXPONENTES a,b,c,d : Corresponde a los coeficientes de la ecuación balanceada.

SIGNIFICADO DE KeKe > 1: La concentración de los productos es mayor que la concentración de los reactivos.

Ke = 1: La proporción de los reactivos y productos es similar

Ke < 1: La concentración de los productos es menor que la de los reactivos

EJEMPLOS DE ECUACIÓN DE VELOCIDAD

EJEMPLOS DE ECUACIÓN DE VELOCIDAD

REPRESENTAR LA ECUACIÓN DE Ke

TAREARepresenta la constante de equilibrio Ke para las siguientes ecuaciones:

EJERCICIO DE APLICACIÓNUn recipiente de 300 ml de capacidad

a 35°C contiene una mezcla gaseosa en equilibrio de 0,384 g de NO2 y 1,653g de N2O4 , que actúa como reactivo. calcula el valor de Ke para este sistema homogéneo:

N2O4(g) 2NO2(g)

1. CALCULAR LAS CONCENTRACIONESA. sacar masa molecular de los compuestos N = 1 X 14,00 = 14,00 N = 2 X

14,00 = 28,00 O = 2 X 15,99 = 31,98 O = 4 X

15,99= 63,96 NO2 = 45.98 g N2O4

= 91,96 g

B. SE APLICA REGLA DE TRES.45,98 g NO2 1MOL NO2 91,96 g N2O4 1Mol N2O4

0,384 g NO2 x 1,635g N2O4 x

X= 0,384 g NO2 X 1MOL NO2 X= 1,645g N2O4 x 1Mol N2O4 45,98 g NO2 91,96 g N2O4 X = 0,008 mol NO2 X= 0,017 mol N2O4

c. APLICAR MOLARIDAD* Conversión de ml a L

1000 ml 1L300ml XX = 300 ml x 1L = 0,300 L 1000 ml* Aplicación fórmula de M M (NO2) = 0,008 mol NO2 = 0.026 M (N2O4) = 0,017 mol N2O4 = 0,056 …………………0,300 L 0,300 L

2. HALLAR VALOR DE KeN2O4(g) 2NO2(g)

Ke = (NO2)2 = (0,026)2 = 0,012 = 1,2 X 10-2

N2O4 (0,056)

RESOLVER PROBLEMAA 440°C, una mezcla gaseosa de

hidrógeno (H2), yodo (I2), produce yoduro de hidrógeno (HI), en estado de equilibrio, contiene 0,0031 moles de H2 0,0031 de I2 y 2,39 x 10-2 moles de HI por litro. Con base en esta información , calcula el valor de Ke.

TAREAEl ácido sulfhídrico en estado gaseoso reacciona con el oxígeno atmosférico, formando ácido sulfúrico en estado gaseoso, las concentraciones de cada especie son 1,24 M, 0,25 M y 3,45 M respectivamente. Determine el valor de la Ke.

PRINCIPIO DE LE CHATELIER

“Si se cambian las condiciones bajo las cuales un sistema se encuentra en equilibrio, éste se modifica en el sentido de absorber el cambio y restablecer el estado de equilibrio”

FACTORES QUE MODIFICAN

UN ESTADO DE

EQUILIBRIO QUÍMICO

EFECTO DE LA CONCENTRACIÓNUn cambio en las concentraciones de cualquiera de los compuestos presentes, afectan la concentración en el estado de equilibrio, mas no ke

EJEMPLO DE EFECTO DE CONCENTRACIÓNReacciona hidrógeno atmosférico con yodo en

estado gaseoso, formando ácido yodhídrico: H2 + I2 2HISi se le adiciona más H ¿ que ocurrirá con el

sistema de equilibrio? El equilibrio se desplazará en dirección de la formación de los productos

¿Qué sucede con la concentración en los reactivos y el producto?. Ocurre un aumento de la concentración de HI, proporcional a una disminución de la concentración de I2

EFECTO DE LA TEMPERATURAREACCIÓN ENDOTÉRMICA

Si absorbe energía el equilibrio químico se desplazará hacia los productos aumentando su velocidad de formación.

REACCIÓN EXOTÉRMICA

Si libera energía el equilibrio químico se desplazará hacia los reactivos o reactantes, aumentando su velocidad de formación.

EFECTO DE LA TEMPERATURAKe en una reacción

se da para una determinada temperatura, por tanto, un cambio de la misma tiene un efecto directo sobre Ke de la reacción.

EJEMPLO DE EFECTO DE TEMPERATURAAl reaccionar hidrógeno atmosférico con

oxígeno atmosférico se produce agua con 68,3 Kcal.

H2 + O2 H2O + 68,3 Kcal¿En que sentido la reacción es exotérmica?En la dirección reactivo -producto¿En que sentido la reacción es endotérmica?En la dirección producto reactivo

EJEMPLO DE EFECTO DE TEMPERATURA

Si Kcal es positiva indica que hay absorción de energía, es una reacción endotérmica. Si Kcal es negativa indica que hay desprendimiento de calor, es decir se trata de una reacción exotérmica.

EJEMPLO DE EFECTO DE TEMPERATURAH2 + O2 H2O + 68,3 Kcal

¿Qué sucede si se aumenta la temperatura en una reacción exotérmica?.Se aumentará la velocidad en el sentido de formación de los reactivos y el calor adicional es absorbido.

¿Qué sucede si se aumenta la temperatura en una reacción endotérmica? Se aumentará la velocidad en el sentido de formación de los productos.

EFECTO DE LA PRESIÓNLa presión es directamente proporcional al número de moles, siempre y cuando el volumen y la temperatura se mantengan constantes.

EFECTO DE LA PRESIÓNLos cambios de presión solo afectan

a los sistemas en equilibrio en los que existe desigualdad de número de moles, en estado gaseoso, de reactantes y productos. Tiene efectos importantes en sustancias en estado gaseoso (al variar la presión , varia la temperatura).

EJEMPLO DE EFECTO DE LA PRESIÓN PBr 3(g) + Br2(g) PBr5(g)

Reactivo= 2 moles Producto= 1 mol

Si ocurre un aumenta en la presión del sistema ¿hacia donde se desplaza el equilibrio? Se desplaza el equilibrio en dirección de la formación del producto, por haber una disminución de volumen.

RESOLVER PROBLEMAA 1000°C el dióxido de azufre reacciona con el oxígeno atmosférico formando trióxido de azufre, las concentraciones presentes una vez alcanzado el equilibrio son, respectivamente, 43,5472 g, 5,4366 g y 9,6036g por cada 1000 cm3. Calcular Ke

RESPONDE1. Según la ecuación formada en el problema anterior ¿como se clasifica la reacción? ( son 2 clasificaciones)2. Según el resultado de la constante Ke, resuelto en el problema ¿cuál es su significado?3. Dicho resultado le favorece a una empresa que produzca trióxido de azufre?

4. Según el valor obtenido en Ke la gráfica que mejor expresa dicho resultado es:

5. Si se le adiciona más trióxido de azufre ¿ que ocurrirá con el sistema de equilibrio? ¿Qué

sucede con la concentración en los reactivos y el producto?

6. ¿En que sentido la reacción es exotérmica?¿En que sentido la reacción es endotérmica?7. ¿Qué sucedería si aumentamos la temperatura

de la reacción?

EQUILIBRIO EN SOLUCIONES

IÓNICASTambién llamadas soluciones de electrolitos por la propiedad que tienen de conducir electricidad. Se clasifican en: soluciones ácidas y soluciones básicas.

ELECTROLITOSEs una sustancia que se ioniza, es

decir se disocia, dando lugar a iones, permitiendo una solución conductora de corriente eléctrica, como es el caso de soluciones acuosas ácidos, bases y sales.

ÁCIDOS FUERTESSon ácidos que forman soluciones acuosas

diluidas, donde el 100% se ionizan.

H2SO4(ac) 2H+(ac) + (SO4)-2

(ac)

BASES FUERTESSe forman generalmente de los

metales del grupo IA y algunos IIA

NaOH (ac) Na+(ac) + (OH)-

(ac)

SALES SOLUBLESLa mayor parte son iónicas, tanto en

estado sólido como en solución

NaCl(ac) Na+(ac) + Cl-

(ac)

EQUILIBRIOS DE SOLUBILIDAD1.SOLUCIONES DE ELECTROLITOS FUERTES: Hay

disolución total de la molécula y ocurre principalmente hacia la derecha, es un sistema que no está en equilibrio.

HCl(ac) H+(ac) + Cl-

(ac)

2. SOLUCIÓN DE ELECTROLITOS DÉBILES: Parte de la molécula se disocia y parte se conserva en su estado molecular, alcanzando un estado de equilibrio.

CH3COOH(ac) (CH3COO)-(ac) + H+

(ac)

DISOCIACIÓN DE ÁCIDOSDicha sustancia se disuelve en H2O, produciéndose

disociación del ácido, liberándose H+ (hidrogeniones)

La constante de disociación de un ácido (Ka) se calcula a partir de las concentraciones ([ ]) de los iones y del ácido

DISOCIACIÓN DE ÁCIDOS

DISOCIACIÓN DE BASES (HIDRÓXIDOS)Dicha sustancia se disuelve en H2O,

produciéndose disociación de la base, liberándose iones de (OH)- hidróxilos.

La constante de disociación de un ácido (Ka) se calcula a partir de las concentraciones ([ ]) de los iones y de la base.

DISOCIACIÓN DE BASES

DISOCIACIÓN DE SALESLa mayoría de sales se disuelven en H2O y

se producen disociación de la molécula. Kd = (Ag+)* (Cl-)

El valor de la constante solo depende de las concentraciones de los iones disueltos

GRADO DE DISOCIACIÓNEs la relación entre el número de moles

disociadas y el número de moles iniciales o totales, según la expresión.

= grado de disociacion N° de moles que se disocian x

100% N° de moles totales

EJERCICIO DE APLICACIÓN¿Cuál es la concentración de hidrogeniones

H+, de una solución 0,072M de ácido cianhídrico HCN, sabiendo que su Ka es 4,9 x 10 -10 ?

1° paso: establecer la ecuación de disociación para el sistema:

HCN(ac) H+(ac) + CN-

(ac)

EJERCICIO DE APLICACIÓN2° paso: establecer la constante de

equilibrio para el sistema:HCN(ac) H+

(ac) + CN-(ac)

Ka = (CN-) x (H+) HCN3° Se establecen concentraciones según los

datos:Concentración inicial: HCN = 0,072 MConcentración en equilibrio: H+= X, CN-= X, HCN= 0,072 - X

EJERCICIO DE APLICACIÓN4° paso: Reemplazar los valores en la

fórmula:4,9 * 10-10 = X * X 0,072 –X4,9 * 10-10 = X2

0,072 –XNota: Por el valor de Ka se deduce que el

valor de x es mínimo, por lo tanto es despreciable y se hace la operación directamente:

(4,9 * 10 -10)(0,072) = X2

EJERCICIO DE APLICACIÓN

(4,9 * 10 -10)(0,072) = X2

3,5* 10-10 = X2

3,5 * 10-10 = X5,9 * 10-6 = X

La concentración de Hidrogeniones es H+ = 5,9 * 10-6

EJERCICIO DE APLICACIÓN¿Cuál es el valor de Ka de una solución

0,5 M de ácido acético (CH3COOH), que a temperatura ambiente está disociada en un 0,6%?

1.Paso calcular moles disociadas para saber cual es la concentración de iones es solución :

N° de moles que se disocian x 100%

N° de moles totales

EJERCICIO DE APLICACIÓNReemplazar 0,6% = N° de moles que se disociación

x 100% 0,5 moles iniciales N° Moles de disociación = 0,6% x 0,5 moles

iniciales 100%

N° Moles de disociación = 0,003 = 3 x 10-3

La concentración de iones en disolución es 3 x 10-3 M

EJERCICIO DE APLICACIÓN2. Establecemos la ecuación de disociación

para el sistema:CH3COOH(ac) H+

(ac) + (CH3COO)-(ac)

Ka= (H+) (CH3COO-) (CH3COOH)3. Establecer concentraciones según los datosConcentración inicial: CH3COOH = 0,5 mol/LConcentración en equilibrio: H+= 3 x 10-3 mol/L (CH3COO)-

= 3 x 10-3

mol/L

EJERCICIO DE APLICACIÓNCH3COOH =0,5 mol/L - 3 x 10-3 mol/L =

0,4970 mol/L4° reemplazar en la fórmula de ecuación

de disociación: Ka= (3 x 10-3)2 = 1,81 x 10-5

0,4970

EQUILIBRIO IÓNICO DEL AGUAEl agua pura es un electrolito débil por su poca

capacidad para conducir electricidad, por lo que tiene muy bajas concentraciones de iones. Su disociación se representa, junto con Ke:

EQUILIBRIO IÓNICO DEL AGUALas concentraciones de (H3O+) y (OH)

son inversamente proporcionales para que el valor de Kw se mantenga constante.

SOLUCIONES NEUTRAS, ÁCIDAS Y BÁSICAS

(H3O)+ --(OH)-

(H3O)+ --(OH)-

(H3O)+ --(OH)-

EJERCICIO DE APLICACIÓNCalcular la concentración de iones (H)+

de una solución de NH4OH, a 0,010M, cuando se encuentra disociada a 4.3%.

1° Interpretar la información: por cada 100 moles de soluto, 4,3 moles se encuentran disociadas. Sabiendo que la solución es básica, se debe calcular la concentración de (OH)- para determinar la (H)+

EJERCICIO DE APLICACIÓN2° Hallar por regla de tres la cantidad de

moles disociados en 0,010 moles del soluto.

100 moles de soluto 4,3 moles disociadas.

0,010 moles de soluto X

X= 0,010 moles de soluto x 4,3 moles disociadas

100 moles de solutoX= 4.3 x 10-4 moles disociados

EJERCICIO DE APLICACIÓN3° Se calcula la concentración de iones (H)+, a

partir de la fórmula de Kw:

1,0 x 10-14 = (H)+ * 4,3 x10-4

(H)+ = 2,3 x 10-11M

POTENCIAL DE PH Y POHPH

Es la forma de expresar la concentración de hidrogeniones (H)+,es decir el grado de acidez. Se aplica la siguiente expresión:

POHEs la forma de

expresar la concentración de (OH)-,es decir el grado de basicidad. Se aplica la siguiente expresión:

EJERCICIO DE APLICACIÓNSe tiene una solución cuya concentración de (OH)- es de 1,0 * 10-9¿Cuál es el POH de dicha solución?

POH= -log(1,0 * 10-9)POH= -log(1,0 +(-9)* Log 10)POH=- (0-9* 1)POH= -(-9) = 9Rta: el grado de basicidad de la solución es 9

EJERCICIO DE APLICACIÓNCalcula el PH de una disolución 0,01M de hidróxido

de sodio.Como el NaOH es base fuerte tenemos: NaOH (ac) Na+(ac) + (OH)-(ac) 0,01 0,01 0,010,01= 1 x10-2

POH=-log 1 *10-2

POH= - Log 1 + (-2) * log 10 POH= -(0-2*1) = 2 PH+2 =14

PH=12

INDICADOR CON REPOLLO