Equilibrio Químico [Modo de compatibilidad]

21. Los cidos las bases y las sales disueltos en un disolvente adecuado(agua), estn disociados en unidades llamadas iones

Los cidos originan iones H+ Las bases originan iones OH- Las sales dan iones positivos distintos de los H+ y negativos distintos

de los OH-

2. Los iones estn cargados elctricamente y sus disoluciones conducenla corriente elctrica (electrolito)

Los iones que en la electrlisis emigran hacia el nodo (electrodopositivo) estn cargados negativamente y se llaman aniones

Los iones que en la electrlisis emigran hacia el ctodo (electrodonegativo) estn cargados positivamente y se llaman cationes

3. La ionizacin es un proceso que obedece a un equilibrio reversible,implcito en el trmino disociado

34. Los diferentes iones varan ampliamente en cuanto a su grado oextensin de la ionizacin

5. El grado de ionizacin aumenta si se diluye la solucin, todos los ionesse consideran completamente ionizados a dilucin infinita

6. Cada ion tiene propiedades fsicas y qumicas propias

4TEORA DE ARRHENIUS

Es til para la interpretacin de los equilibrios de los iones en solucin

XY X+ + Y-

ACIDO : es una sustancia que origina iones H+ BASE : es una sustancia que origina iones OH-

HCl H+ + Cl- ( ACIDO DE ARRHENIUS)

NaOH Na+ + OH- (BASE DE ARRHENIUS)

5TEORA DE BRONSTED - LOWRY

ACIDO : es un donador de protones BASE : es un receptor de protones

Por lo tanto una reaccin CIDO BASE consiste en una transferencia deun protn desde un cido a una base, con formacin de un nuevo cidoy de una nueva base

Ejemplos : Sistema acuoso (disolvente agua)

Acido 1 + Base 1 Acido 2 + Base 2

H2O + H2O H3O+ + OH-

HCl + H2O H3O+ + Cl-

HAc + H2O H3O+ + Ac-

6TEORA DE BRONSTED - LOWRY

Ejemplos : Sistema acuoso (disolvente agua)

Acido1 + Base1 Acido2 + Base2

H2O + NH3 NH4+ + OH-

NH4+ + H2O H3O+ + NH3

HCO3- + H2O H3O+ + CO3=

H3O+ + HCO3- H2CO3 + H2O

Los pares Acido1 - Base2 o Base1-Acido2 se denominan conjugado

7TEORA DE LEWIS

BASE : es una sustancia que tiene un par de electrones no compartidoque puede ceder

ACIDO: es toda sustancia que puede aceptar un par de electrones

Por lo tanto una reaccin CIDO BASE consiste en una donacin de unpar de electrones que un tomo hace a otro, el producto de la reaccinse llama aducto

En sta teora:

Los cidos: son iones positivos o molculas que contienen un octeto deelectrones incompleto

Las bases: son iones negativos o molculas que contienen uno o dospares de electrones sin compartir

8TEORA DE LEWIS

ESTRUCTURA DE LEWIS: Explica la estructura de las molculas y facilitael estudio de un enlace, es un sistema de notacin de puntos pararepresentar los electrones de valencia

Ejemplo: Para un tomo libre: nitrgeno

N z= 7 1s2 2s2 2p3 5 electrones de valencia

Aplicando la regla de Hund: que dice que los electrones se distribuyenen un subnivel de manera tal que presenten el mayor nmero deelectrones desapareados

2s2 2px1 2py1 2pz1

9TEORA DE LEWIS

ESTRUCTURA DE LEWIS

Por lo tanto la estructura de Lewis para el nitrgeno ser:

... N ..

REGLA DEL OCTETO : Cuando se forma un enlace qumico, lostomos reciben , ceden o comparten electrones enlazantes demodo que el ltimo nivel de energa de cada tomo contenga 8electrones y as adquiera la configuracin electrnica del gasnoble ms cercano en la tabla peridica

10

TEORA DE LEWIS

ESTRUCTURA DE LEWIS

Qu hacen los tomos para cumplir la regla del octeto?

Los metlicos ceden electrones

ej. Mg (z=12)

Los no metlicos ganan electronesej. O (z=8)

tomo de magnesio

12Mg 1s2 2s2 2p6 3s2 Mg ::::

ion de magnesio

12Mg+2 1s2 2s2 2p6 [ Mg] +2

gas noble ms cercano........

10Ne 1s2 2s2 2p6 : Ne ::::

........

tomo de oxgeno..

8O 1s2 2s2 2p4 : O ::::

........ion de oxgeno

..

8O2- 1s2 2s2 2p6 [ :O:] -2

........

gas noble ms cercano........

10Ne 1s2 2s2 2p6 : Ne ::::

........

11

TEORA DE LEWIS

ESTRUCTURA DE LEWIS

Qu hacen los tomos para cumplir la regla del octeto?

Los metlicos ceden electrones

ej. Na (z=11)

Los no metlicos ganan electronesej. F (z=9)

tomo de sodiotomo de sodiotomo de sodiotomo de sodio

11Na 1s2 2s2 2p6 3s1 Na*

ion de sodioion de sodioion de sodioion de sodio

11Na+ 1s2 2s2 2p6 [ Na] +

gas noble ms cercanogas noble ms cercanogas noble ms cercanogas noble ms cercano........

10Ne 1s2 2s2 2p6 : Ne ::::

........

tomo de Flortomo de Flortomo de Flortomo de Flor..

9F 1s2 2s2 2p5 : F ::::

....ion de florion de florion de florion de flor

..

9F- 1s2 2s2 2p6 [ :F:] -

..

gas noble ms cercanogas noble ms cercanogas noble ms cercanogas noble ms cercano........

10Ne 1s2 2s2 2p6 : Ne ::::

........

12

TEORA DE LEWIS

ESTRUCTURA DE LEWIS

RESUMIENDO:

Los tomos se unen a travs de un enlace qumico para lograr unamayor estabilidad

Los electrones involucrados en la formacin de un enlace qumico sonlos del ltimo nivel de energa, llamados electrones de valencia

La estructura de Lewis se utiliza para representar los electrones devalencia de un elemento

Los iones que tienen la misma configuracin electrnica se llamaniones isoelectrnicos EJ. F- , Na+

13

TEORA DE LEWIS

Ejemplos:

Acido + Base Aducto.. ..

H+ + [ : F : ] - H: F :.. ..

H H.. ..

H+ + : O : H [ H: O :H]+.. ..

H H.. ..

H+ + : N : H [ H: N :H] +.. ..

H H

14

ENLACE INICO

En determinadas condiciones, los tomos pueden ganar o perder uno oms de sus electrones de valencia, formando iones.

un ion: es un tomo o un grupo de tomos que tiene carga elctricapositiva o negativa

El enlace inico es la fuerza de atraccin que se establece entre ionespositivos y negativos; se produce por la transferencia de electrones deun tomo a otro

Ejemplo:

.. ..Na. + . Cl : Na+ [: Cl :] -

.. ..

15

ENLACE COVALENTE

La unin entre tomos no slo ocurre por transferencia de electrones,como es la formacin del enlace inico. Hay compuestos en los que launin es positiva gracias a que los tomos comparten uno o mselectrones de valencia

El enlace covalente es la fuerza de atraccin que se establece entretomos no metlicos de igual o diferente electronegatividad, cuandocomparten sus electrones de valencia para formar molculas

Cmo se forma un enlace covalente?

Entre tomos iguales. En la molcula del flor (z=9), los tomoscomparten un par de electrones; cada tomo comparte un electrn

La estructura de Lewis para representar el enlace es:.. ..

8e : F . . F : 8e.. ..

16

ENLACE COVALENTE

Al enlazarse, cada uno de los tomos de flor completa su octeto yalcanza la configuracin electrnica del gas noble nen (z=10).El par deelectrones compartidos se simboliza con una lnea

F F frmula estructuraF2 frmula molecular

Entre tomos diferentes. El agua (H2O), el dixido de carbono (CO2),el cido clorhdrico (HCl) y todos los compuestos de carbono, estnformados por tomos diferentes unidos a travs de enlaces covalentes

Dependiendo del nmero de pares de electrones que se comparten entredos tomos, el enlace que se comparte puede ser simple, doble, triple.

17

ENLACE COVALENTE

Enlace covalente simpleSe forma cuando dos tomos comparten solo un par de electrones.Es el caso del hidrgeno (H2) y el agua (H2O)

Enlace covalente dobleSe forma cuando dos tomos comparten dos pares de electrones. Es elcaso del oxgeno (O2) y el dixido de carbono (CO2)

Enlace covalente tripleSe forma cuando dos tomos comparten tres pares de electrones. Es elcaso del oxgeno (N2) y el etino (C2H2)

18

ENLACE METALICOLos tomos de los metales se mantienen unidos formando una redcristalina tridimensional, muy similar a la de los compuestos inicos

El enlace metlico es la fuerza de atraccin que se establece entre ungran nmero de iones positivos que se mantienen unidos por una nubede electrones

La red cristalina de un metal est compuesta por un nmero indefinidode iones positivos (cationes) que se encuentran rodeado por una nube deelectrones formada por los electrones de valencia de los tomosmetlicos. La deslocalizacin de estos electrones se traduce en una granfuerza de cohesin entre los tomos y es la responsable de gran parte delas propiedades de los metales:

Tienden a oxidarse, debido a la tendencia a ceder electronesconvirtindose en iones positivos

19

ENLACE METALICO

Son buenos conductores del calor y la electricidad, esto se debe aque los electrones externos tienen absoluta libertad de movimiento

Son tenaces, dctiles y maleables, ya que los iones de la red puedendesplazarse sin que haya repulsin de cargas de igual signo

Presentan brillo, debido a que la luz recibida es reflejada por loselectrones libres

La mayora de los metales son densos, duros y poseen elevadospuntos de fusin y ebullicin , debido a su modelo deempaquetamiento

EQUILIBRIOS ACIDO BASE EN DISOLUCIN ACUOSA

EL EQUILIBRIO DEL AGUA :pH

Segn el concepto de Bronsted Lowry de cidos y bases, un

cido es un donador de protn y una base un receptor de protn

En disolucin acuosa el propio disolvente es un cido y/o una base ,

sufriendo una autoionizacin o autoprotlisis:

H2O + H2O H3O+ + OH-

El agua es, por tanto, un disolvente anfiprtico

H3O+ : protn hidratado

20



La ionizacin del agua se representa de forma simplificada por

H2O H+ + OH-

Como consecuencia de su escasa ionizacin, el agua presenta:

conductancia pequea (medible)

ciertas propiedades caractersticas de sus iones pero solo en

limitada extensin (debido a su baja concentracin inica)

21



La constante de equilibrio o de ionizacin del agua tiene un valor

H2O H+ + OH-

Kion = [H+] [OH-] = 1.82 x 10 -16 (a 25 C)

[H2O]

En agua y en soluciones acuosas diluidas

[H2O]= 55,3 M ( constante a 25C)

Combinando sta con la de ionizacin del agua , se obtiene:

KH2O = [H+] [OH-] = 55,3(1.82 x 10 -16)= 1.01 x 10 -14 (Producto inico

del agua constante del agua)

22



KH2O = [H+] [OH-] = 55,3(1.82 x 10 -16)= 1.01 x 10 -14 (*)

Esta relacin indica que en agua pura a 25C ,

[H+] = [OH-] = 1x 10 -7

EscalaEscalaEscalaEscala dededede pH

El pH se define como:

pH= log(1/ [H+] ) = -log [H+]

pOH= log(1/ [OH-] ) = -log [OH-]

(*) puede escribirse pKH2O = pH + pOH = 14,00

23



Las siguientes afirmaciones resumen las relaciones anteriores:

En el agua y en disoluciones acuosas neutras (a 25C),

[H+]= [OH-] = 1.0 x 10 -7 , y pH= pOH = 7.00

En una solucin cida la concentracin del ion hidrgeno es mayor

que la de in hidroxilo, el pH< 7,00 y el pOH > 7.00

En una solucin alcalina la concentracin del ion hidroxilo es mayor

que la de in hidrgeno, el pOH< 7,00 y el pH > 7.00

Una variacin de 10 veces en la concentracin del in hidrgeno o

hidroxilo corresponde a una variacin de una unidad del pH o pOH,

(log10=1)

24


Ejemplos:

1. En una disolucin [H+]= 5.0 x 10 -6

Calcular:

a. pH

b. pOH

c. [OH-]

2. La cerveza suele tener un pH de 4,7 cul es la concentracin de

in hidrgeno a la que corresponde ste valor?

3. Una solucin tiene una concentracin en ion hidrgeno de 2,89

M, cul es su pH?

25


Ejemplo:

4. Cul es el pH de una solucin cuya concentracin en OH es

2,5 x 10 -3 M

26


Ley de equilibrio qumico Ley de accin de masa

La velocidad de una reaccin qumica, es proporcional al producto

de las masas activas (concentracin) de la sustancias

reaccionantes

Para un sistema homogneo (misma fase por ej. solucin)

Pa una reaccin reversible

A + B C + D

Para cada temperatura

v1 = k1 [A] x [B]

Donde : k1 : coeficiente de velocidad, [] concentraciones molares (A ,B)

27



A + B C + D

Anlogamente, la velocidad de la reaccin inversa est dada por:

v2 = k2 [C] x [D]

En el equilibrio, las velocidades de ambas reacciones, la directa y la

inversa son iguales

v1 = v2 o bien k1 [A] x [B]= k2 [C] x [D]

de donde: [C] x [D] = k1 = K (cte. de equilibrio a una temperatura dada)

[A] x [B] k2

28



de donde: [C] x [D] = k1 = K (cte. de equilibrio a una temperatura dada)

[A] x [B] k2

Se debe tener presente, que la velocidad con que una reaccin

tiende al equilibrio, no depende de la constante de equilibrio.

La velocidad de una reaccin aumenta rpidamente con la

temperatura y es modificada por la presencia de ciertas sustancias

(catalizadores)

29


IONIZACIN DE LOS CIDOS Y LAS BASES

Algunos electrlitos solubles manifiestan las propiedades de sus

iones en pequea extensin debido a que las concentraciones de

sus iones son pequeas (cido dbil)

Acido dbil

Ej. cido actico (C2H4O2)

Segn la teora clsica de Arrhenius, solamente una pequea

fraccin de HAc est ionizado

HAc H+ + Ac-

Ka = Kion = [H+] [Ac-] (cte. de ionizacin del cido)

[HAc]

30



Segn la teora de Bronsted Lowry

HAc + H2O H3O+ + Ac-

donde la constante de equilibrio es:

Keq. = [H3O+] [Ac-] (cte. de equilibrio de la rx. cido base)

[H2O] [HAc]

Por lo que ambas expresiones resultan idnticas

Ka = [H+] [Ac-]

[HAc]

31

H+



A partir del grado de ionizacin y de la concentracin analtica del

cido puede calcularse la cte. de ionizacin

Si M=conc. molar del soluto

x = la fraccin del soluto que est ionizada

[H+] = Mx

[Ac-] = Mx

[HAc]= M(1- x)

Por lo tanto:

Ka = [Mx] [Mx]= Mx2 (Ley de la dilucin de Ostwald)*

M[1 - x] 1- x(*) establece una relacin entre el grado de ionizacin y la concentracin (dilucin) del electrolito, es decir ,

el grado de ionizacin aumenta en la medida que se diluye la solucin

32



Ejemplo: En disolucin 0,10 M el HAc est ionizado en un 1,34%

calcular la cte. de ionizacin Ka

Si M=conc. molar del soluto

x = la fraccin del soluto que est ionizada

[H+] = Mx

[Ac-] = Mx

[HAc]= M(1- x)

Por lo tanto:

Ka = [Mx] [Mx]= Mx2

M[1 - x] 1- x33

Equilibrio Químico [Modo de compatibilidad]

Documents

Transcript of Equilibrio Químico [Modo de compatibilidad]