Equilibrio Químico Parte 2

7/24/2019 Equilibrio Qumico Parte 2

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Factores que afectan el equilibrio qumico

Una rx qumica en equilibrio puede ser perturbada

cuando se modifica :

la temperatura

la cantidad de algn reactivo o producto (la masa, elnmero de moles o la concentracin)

la presin o el volumen (para sistemas que incluyengases)


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Cuando ello ocurre existe una regla (principio) que nospermite predecir el resultado de la modificacin de unao ms variables de un sistema en equilibrio:

Principio de Le Chatelier: Si se modifica alguna delas variables de la reaccin esta se dirige a laizquierda o a la derecha con el objeto decontrarrestar tal variacin


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1) Efecto de la cantidad Ejemplo:

2SO2(g)

+ O2(g)

2SO3(g)

Si aadimos 1 mol de SO3 hacia donde se desplaza el

equilibrio?


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El equilibrio se desplaza hacia la izquierda para consumirla sustancia aadida.

y decimos que la reaccin inversa es favorecida.

y que ocurre si incrementamos la presin del SO3 o suconcentracin ?


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El equilibrio se desplaza hacia la izquierda paraconsumir la sustancia aadida.

La reaccin inversa es favorecida.


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Conclusin Cuando aumenta la cantidad de una sustancia

(moles, concentracin o presin) en el sistema,ste se desplazar para utilizar parcialmente la

sustancia aadida

Si disminuye la cantidad de una sustancia que seencuentra en el sistema en equilibrio, el sistema

se desplazar para reemplazar parcialmente lassustancias removidas


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Las nuevas concentraciones en el equilibrio serndiferentes pero el valor de K no cambiar.


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2) Efecto del cambio de temperatura Para deducir hacia donde se desplazar el equilibrio

cuando la temperatura cambia es necesario saber sila rx es exotrmica o endotrmica.

Si aumentamos la T (esto implica darle calor alsistema): se favorece el sentido endotrmico paraeliminar el calor dado.

Si disminuye la temperatura, se favorece el sentidoexotrmico en el equilibrio.


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EjemplosN2(g) + O2(g) 2NO (g) H = + 180,5 kJ

qu ocurre si aumentamos la T?


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2 NO2(g) N2O4(g) Hrx = -57,2 kJ


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Nota: Cuando la temperatura cambia el valor de K tambin

se modifica.

N2(g) + O2(g) 2NO(g) H = + 180,5 kJ

Temperatura (K)

4,5 *10-31 298

6,7 *10-10 900

1,7 *10-3 2300


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c) Variacin de la presin del sistema

Este cambio se refiere a la presin total delsistema no a la de cada una de las sustancias.

Si aumenta la presin del sistema favorecemos elsentido en el cual se formen un menor nmero demoles gaseosas.

Si disminuye la presin se favorece el sentido enel cual se forma un mayor nmero de molesgaseosas.


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2 NO2(g) N2O4(g)


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PV = nRT

P n


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d) Variacin en el volumen Si aumenta la presin = si disminuye el volumen.

Si disminuye la presin = si aumenta el volumen.


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e) Efecto del catalizadorUn catalizador incrementa la velocidad de ambasreacciones (la directa y la inversa) pero no produceningun desplazamiento en equilibrio , no modifica la

composicin en el equilibrio y no afecta el valor de laconstante de equilibrio (K)


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Ejemplos:1) Una mezcla de H2(g), N2(g)y NH3(g) en el equilibrio

se traslada desde un matraz de 1,5 L a otro de 5L. en qu sentido se desplazar la reaccin para

restablecer el equilibrio?

N2(g) + 3H2(g) 2NH3 (g)


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2) Para la reaccin:

2SO2 (g) + O2 (g) 2SO3(g)

En qu condiciones se favorece la formacin deproducto a altas o bajas temperaturas?

H = -197,8kJ


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3) Para la reaccin de descomposicin del NaHCO3(g) qu ocurre si se retira CO2(g) ?

2NaHCO3(s) NaHCO3(g) + CO2(g) + H2O (g)


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4) Para la reaccin:

H2S(g) + CaO (s) CaS (g) + H2O (g)

Qu suceder con el equilibrio si se aade CaO(s) ?


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Aspectos cuantitativos del equilibrio

1) Determinacin de la constante de equilibrio

Cuando se conocen las concentraciones en el equilibrio:

Ejemplo: Cuando se llev a cabo la rx de formacin del SO3 a852K a partir de SO2y O2 de acuerdo con la siguiente reaccin:

2SO2(g) + O2 (g) 2SO 3(g)

Se encontr que las presiones en el equilibrio son PSO2 = 0,25 atm,PO2= 0,043y PSO3 = 0,71 atm

Calcule la constante de equilibrio para esta reaccin a 852 K.


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Ejemplo

Determine el valor de Kp para la rx:

N2(g) + O 2(g) 2NO (g)

Sabiendo que la presin total en el equilibrio es de1 atm y que las presiones en el equilibrio de N2 y

O2 son 0,15 atm y 0,35 atm


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2) Determinacin de la constante de equilibriocuando no se conocen todas las concentraciones enel equilibrio:

2SO2 (g) + O2 (g) 2SO 3(g)

En un experimento se coloc inicialmente 1 mol deSO2y 1 mol de O2 en un matraz de 1L a 1000K,

cuando se alcanz el equilibrio se determin que sehaban formado 0,925 moles de SO3, determine laconstante de equilibrio a 1000K.


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Equilibrio homogneo (en una sola fase)

2) Relacin entre Kc, Kpy Kx

Rx general:

Para esta reaccin podemos escribir las constantes de equilibrioKpy Kc:

Pc .

PA

PDdc

ba PB

Kp =[C] .

[A]

[D] dc

ba [B]Kc =


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Si utilizamos la ecuacin PV = nRT podemos hallar larelacin entre Kp y Kc:

Kp = Kc (RT)n

donde n: es la diferencia entre moles de productosy moles de reactivos y R = 0,082 L-atm/mol K


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Tambin para este equilibrio podemos escribir laexpresin de la constante de equilibrio entrminos de fracciones molares:

Xc .

XA

XDdc

ba XBKx = Recordar:Xi = ni/nT

Xi = Pi/PT


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A partir de la relacin Xi = Pi/PT

T


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Notas En general, Kp, Kc y Kx son diferentes entre s.

Solo cuando n = 0 se cumple que Kp= Kc= Kx

Las constantes de equilibrio son adimensionales

Kp, Kc y Kx dependen de la temperatura

Si solo intervienen lquidos K= Kx


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Clculo de las concentraciones en el equilibrio

Composicin de equilibrio: cantidades (presin,concentracin, moles o fraccin molar) de lassustancias presentes en el equilibrio.

Si se conoce K y las cantidades iniciales dereactivos se puede determinar las cantidades

presentes en el equilibrio.


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Ejemplo

1) Para la reaccin:

H2(g) + I2(g) 2HI (g)

La constante de equilibrio (Kp) a 425C es 55,64 . Sise coloca 0,1 mol de H2y 0,1 mol de I2 en un matraz

de 0,5 L a 425

C, cules sern las presiones deH2,I2y HI cuando se alcance el equilibrio?


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Solucin

Escribimos la expresin de la constante de equilibrio:

Calculamos las presiones iniciales:

PH2 = 11,45

(PHI)

PH2 *

2

PI2Kp =

PI2 = nRT/V = 11,45


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H2(g) + I2(g) 2HI (g)

P 0

Prx

P eq

11,45 11,45 0

x x

11,45 - x 11,45 - x 2x

2xPforma


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( 2x)

(11,45 -x)

2

(11,45 -x)Kp = = 55,64

( 2x)

(11,45 x)= 7,459

Tomamos la raz cuadrada a ambos trminos y obtenemos:

( 2x)

(11,45 -x)2

2

= 55,64


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7,459 (11,45 x) = 2x

85,4 7,459x = 2x

85,4 = 9,459 x

x = 9,03 atm


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A partir de x se pueden calcular las presiones enequilibrio de los reactivos y productos:

PH2 = PI2 = 11,45 x = 2,42 atm

PHI = 2x = 18,06 atm


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Grado de reaccin o conversin ()

Indica que fraccin de la sustancia se haconsumido o reaccionado ( en que proporcin seconvirti un determinado reactivo en producto)

= cantidad del reactivo que ha reaccionado

cantidad inicial del reactivo

Donde cantidad = moles, concentracin, presin o fraccin molar


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El porcentaje de reaccin : %

% = * 100


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2) Para la descomposicin del PCl5 :

PCl5(g) PCl3(g) + Cl2(g)

Si la concentracin inicial del PCl5 es 1,6 M y la K =1,2 a la temperatura a la cual se llev a cabo estareaccin cules sern las concentraciones en el

equilibrio de reactivos y productos? y el grado dereaccin de PCl5 ?


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PCl5(g) PCl3(g) + Cl2(g)

[ ] 0

[ ]rx

[ ] eq

1,6 0 0

X

1,6 - X X X

[ ] forma X X


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( 1,6 - x)

[PCl3]]Kc = 1,2 = [Cl2]

[PCl5]

= x . x

x2 + 1,2x -1,92 = 0

x = 0,91 y x = -2,11

x representa la concentracin que reacciona por lotanto no puede ser un valor negativo -> x = 0,91


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x = 6,3 *10-4


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Nota:

- Frecuentemente se llega a expresiones cuadrticaspara x:

- Si uno de los valores de x es negativo, se descarta

- Si los dos son positivos, se elige el que sea menor quela concentracin inicial.

- Si el valor de k es del orden de 10-5 o menor que este,se puede aproximar el valor de ([ ]0 x) ([ ]0 )


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Equilibrio heterogneo

Cuando las sustancias que intervienen estn en doso ms fases distintas.

Recuerden:


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Ejemplos

CaCO3(s) CaO(s) + CO2(g)

K = aCaO . aCO2

aCaCO3

= 1 . [CO2]

1


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Ejercicio

Escriban la expresin de la constante de equilibriopara cada una de las siguientes reacciones:

a) NH4HS(s) NH3(g) + H2S(g)b) C(s) + S2(g) CS2(g)c)C (s) + H2O(g) CO(g) + H2(g)d) P

4(s)+ 6Cl

2(g)4PCl

3(s)

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