Equilibrio químico power point química
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1
2
1 Concepto de equilibrio quiacutemico
2 Ley de accioacuten de masas KC y K P
3 Caracteriacutesticas de la constante de equilibrio
4 Equilibrio homogeacuteneo y heterogeacuteneo
5 Relacioacuten entre Kc y Kp
6 Equilibrio homogeacuteneo Grado de disociacioacuten Estudio
cuantitativo
7 Equilibrio en varias etapas
8 Evolucioacuten hacia el equilibrio Cociente de reaccioacuten
9 Modificaciones del equilibrio Principio de Le Chatelier
Concentracioacuten en reactivos y productos
Cambios de presioacuten y temperatura
Principio de Le Chatelier
EQUILIBRIO QUIacuteMICO
1 La variacioacuten de energiacutea que
tienen lugar en una reaccioacuten
quiacutemica nos permite predecir
si un proceso es o no
espontaacuteneo
2 Las consideraciones
cineacuteticas sabemos coacutemo
influir en la velocidad de una
reaccioacuten
1 Las concentraciones de
todas las sustancias
presentes en eacutel
2 Las condiciones
favorecen el
desplazamiento hacia
un lado u otro del
equilibrio
3
Una reaccioacuten quiacutemica ha alcanzado el equilibrio cuando las
concentraciones de todos los reactivos y productos
permanecen constantes a una cierta temperatura El sistema
debe ser cerrado en el estado de equilibrio hay una cierta
cantidad de cada uno de los reactivos y de los productos (ΔG =
0)
El equilibrio quiacutemico es reversible Se puede alcanzar un mismo
estado de equilibrio partiendo de los reactivos o de los
productos Por eso el equilibrio se representa con una doble
flecha
El equilibrio quiacutemico es dinaacutemico cuando se alcanza la
reaccioacuten no se para Las velocidades de las reacciones directa
e inversa son iguales al alcanzar el estado de equilibrio
EQUILIBRIO QUIacuteMICO
4
2NO2(g) N2O4(g)V directa
V indirecta
EQUILIBRIO QUIacuteMICO V
elo
cid
ad
Vd = V i
[NO2]
[N2O4]
5
Equilibrio homogeacuteneo se aplica a las reacciones en las que todas las
especies reaccionantes se encuentran en la misma fase
EQUILIBRIO QUIacuteMICO
b a
Equilibrio heterogeacuteneo se aplica a las reacciones en las
que alguna de las especies reaccionantes se encuentra
en una fase diferente 6
Ley de accioacuten de masas Guldberg y
Waage establecieron que cuando
un sistema alcanza el estado de
equilibrio el cociente entre la
concentracioacuten de los productos de
la reaccioacuten y la concentracioacuten de los
reactivos elevado cada uno a su
coeficiente estequiomeacutetrico teniacutea
un valor constante a una
temperatura determinada
CONSTANTE DE EQUILIBRIO
QUIacuteMICO Y LAM
A + 2 B n AB2
vd= kd [A][B]2
vr = kr [AB2]
Vd = Vr
kd[A][B]2 = kr[AB2]
2d
c 2
r
ABkK = =
k A B
7
m
B
n
A
y
D
x
C
mn
yx
PP
PP
BA
D
p
c
K
CK
KC Y KP
n A + mB harr xC + yD
En teacuterminos de la concentracioacuten
En teacuterminos de la presioacuten parcial
Por tanto Kc y Kp no son iguales
8
En el equilibrio
homogeacuteneo todos los
componentes estaacuten
en una misma fase
2
2
3
2
2
42
1
1
1
1
K
2
22
3
2
)(2)()(3
2p2
2
42
)(42)(2
CO
CO
BaCO
BaOCO
p
c
gss
NO
ON
c
gg
PP
P
PPK
COCO
BaCO
BaOCOK
COBaOBaCO
P
P
NO
ONK
ONNO
EQUILIBRIOS HOMOGEacuteNEOS Y
HETEROGEacuteNEOS
En el equilibrio
Heterogeacuteneo los
componentes estaacuten
en maacutes de una fase
9
El cociente de reaccioacuten K o Q Es la relacioacuten existente entre las concentraciones de los productos y las reactivos elevadas ambas a sus respectivos coeficientes estequiomeacutetricos
EVOLUCIOacuteN HACIA EL EQUILIBRIO
equilibrio del buacutesqueda
laen derecha a izquierda de produciraacute sereaccioacuten la KK si
equilibrio elbuscar
para izquierda a derecha de raacuteevolucionareaccioacuten la KK si
equilibrioen estaacute sistema el
exprecion laen ionesconcentrac
las
c
c
c
mn
yx
c
KK si
BA
DCK
K equilibrio de constante la devalor el y
reaccioacuten adeterminad una para ionesconcentrac las conocemos si
yD xC mB nA
osreemplazam
10
Q versus K
Q = 0
Condiciones iniciales
Solo
reactivos A la
izquierda
del
equilibrio
equilibrio A la
derecha del
equilibrio
Solo
productos
Q lt K Q = K Q gt K Q =
PROBLEMA 4 11
Es caracteriacutestica de cada equilibrio depende de los
coeficientes estequiomeacutetricos de la ecuacioacuten
Variacutea con la temperatura
Es independiente de las cantidades iniciales de reactivos y
productos
Kcgtgt 1 La reaccioacuten estaacute desplazada hacia los productos
Kcltlt 1 La reaccioacuten estaacute desplazada hacia los reactivos
CARACTERIacuteSTICAS DE LA
CONSTANTE DE EQUILIBRIO
12
H2(g) + I2(g) harr 2HI(g) Kc = 50
12H2(g) + 12 I2(g) harr HI(g) Krsquoc = (Kc)12
2HI(g) harr H2(g) + I2(g) Kcrsquorsquo = (Kc)
-1
RELACIOacuteN ENTRE K Y LA ECUACIOacuteN
AJUSTADA
13
EQUILIBRIOS EN VARIAS ETAPAS
Hay procesos que pueden tener lugar de forma
encadenada si se dan las circunstancias idoacuteneas
A N2 (g) + O2 (g) harr 2 NO (g) KA = 43 10 -25
B 2 NO(g) + O2 (g) harr 2 NO2 (g) KB = 64 10 9
A+B N2 (g) + 2O2 (g) harr 2 NO2 (g)
KA =119821119822 120784
119821120784[119822120784]
KB =119821119822
120784120784
119821119822 120784[119822120784]
KA+B =119821119822
120784120784
119821120784 119822
120784120784 =
119821119822 120784
119821120784[119822120784]
119821119822
120784120784
119925119926 120784[119822120784] = KA KB
14
n
cp
n
cp
cp
n
cp
)mn()yx(
cmmnn
yyxx
m
B
n
A
y
D
x
Cp
i
m
B
n
A
y
D
x
Cpmn
yx
c
)RT(KK0n si
)RT(KK0n si
KK0n si
)RT(KK
)RT(K)RT(]B[)RT(A
)RT(D)RT(C
PP
PP K
RT]c[RTV
nP donde de nRTPV
PP
PP K
BA
DCK
yD xC mB nA
RELACIOacuteN ENTRE KC Y KP
15
Se trata de determinar la composicioacuten de un sistema en el estado de equilibrio para ello
conocemos la composicioacuten inicial lo que reacciona y la composicioacuten en el equilibrio
Hay dos planteamientos tiacutepicos
El caacutelculo de la constante de equilibrio conociendo la proporcioacuten de sustancia que reacciona
Teniendo las cantidades de todas las sustancias que intervienen en un proceso determinar el
modo en que va a evolucionar el sistema y la composicioacuten del estado de equilibrio
EQUILIBRIOS HOMOGEacuteNEOS
ESTUDIO CUANTITATIVO
Sustancias 2 AB A2 + B2
Moles
Iniciales ni - -
Reaccionan -2x +x +x
En el
equilibrio ni ndash 2x +x +x
Molaridad En el
equilibrio
ni ndash 2x
V
+x
V
+x
V
nTotal
Problema 1 Problema 2 16
EQUILIBRIOS HOMOGEacuteNEOS
ESTUDIO CUANTITATIVO
El grado de disociacioacuten α de
una sustancia es la razoacuten entre
la variacioacuten que experimenta el
nuacutemero de moles de la
sustancia y el nuacutemero de
moles iniciales
α = 119950119952119949 119955119942119938119940119940119946119952119951119938119951
119950119952119949 119946119951119946119940119946119938119949
Se suele expresar en tanto por
ciento
0 lt α lt 1
Para el caacutelculo de Kp
P Total V = n Total RT
P Total = Pi
Presioacuten parcial (Pi)
Pi V = ni RT
Pi = Xi P Total
Problema 3 17 Problema 4
ALTERACIOacuteN DEL ESTADO DE
EQUILIBRIO
Si un sistema se encuentra
en equilibrio (Q = Kc )y se
produce una alteracioacuten en
el sistema
Variacutea la temperatura
Variacutea la presioacuten o el
volumen del recipiente
Se antildeade o retira alguacuten
producto o reactivo del
sistema
El sistema dejaraacute de
estar en ese estado y
evolucionaraacute en un
sentido u otro hasta
alcanzar un nuevo estado
de equilibrio En el
nuevo estado la
composicioacuten es diferente
18
La constante de equilibrio depende de la temperatura
CAMBIO DE LA TEMPERATURA
Al calentar el
sistema
disminuiraacute la
cantidad de
producto
En los procesos exoteacutermicos la Ke
disminuye al aumentar la
temperatura
Al calentar el
sistema
aumentaraacute la
cantidad de
producto
En los procesos endoteacutermicos la Ke
aumenta al aumentar la temperatura
19
Si ΔHordm gt 0 (endoteacutermica) Tuarr se desplazaraacute
a la derecha (productos)
Si ΔHordm lt 0 (exoteacutermica) Tuarr se desplazaraacute
a la izquierda (reactivos)
Un sistema en equilibrio se puede analizar como dos procesos que
se producen de forma reversible endoteacutermico en un sentido y
exoteacutermico en el contrario Al aumentar la temperatura de un
sistema en equilibrio este se desplazaraacute en el sentido del proceso
endoteacutermico
CAMBIO DE LA TEMPERATURA
20
La presioacuten que ejercen los gases es debida al choque de sus partiacuteculas contra las paredes del recipiente en iguales condiciones de temperatura cuanto mayor sea el nuacutemero de partiacuteculas mayor seraacute la presioacuten del sistema
Si se aumenta la presioacuten en un sistema que estaacute en equilibrio este evolucionaraacute en el sentido en que disminuya el nuacutemero de partiacuteculas gaseosas Si disminuye la presioacuten el sistema evolucionaraacute en el sentido en que aumente el nuacutemero de partiacuteculas gaseosas
Si disminuye el volumen del sistema este evolucionaraacute en el sentido en que disminuya el nuacutemero de partiacuteculas en estado gaseosos y viceversa
CAMBIO EN LA PRESIOacuteN O EN EL
VOLUMEN
21
Si en el equilibrio no hay variacioacuten del nuacutemero de moles gaseosos ∆n = 0 el equilibrio no se ve afectado por los cambios de presioacuten Los cambios de presioacuten no afectan a soacutelidos o liacutequidos ya que son praacutecticamente incompresibles esteacuten presentes en sistemas homogeacuteneos o en los sistemas heterogeacuteneos Los cambios que se producen en la presioacuten interna no afectan el equilibrio
CAMBIO EN LA PRESIOacuteN O EN EL
VOLUMEN
22
Cuando a un sistema en equilibrio experimenta un cambio en la concentracioacuten de alguna de las sustancias que lo integran evoluciona oponieacutendose a la causa que provocoacute esa alteracioacuten
Si agrego productos Q gt Kc ⟶ se desplazaraacute a la
izquierda
Si agrego reactivos Q lt Kc ⟶ se desplazaraacute a la
derecha
[reac]
[prod]
[reac]
[prod]K
eq
eq
c Q
CAMBIO EN LA CONCENTRACIOacuteN DE
ALGUNA DE LAS SUSTANCIAS
23
Los catalizadores influyen en la velocidad de
reaccioacuten
Si se agrega un catalizador a un sistema en
equilibrio este puede modificar la velocidad
directa e inversa pero no modifica la posicioacuten del
equilibrio (no modifica los valores de las
funciones termodinaacutemicas) ni tampoco la
constante de equilibrio
INFLUENCIA DE LOS CATALIZADORES
EN EL ESTADO DE EQUILIBRIO
24
ADICIOacuteN DE UN GAS INERTE (a T y V ctes)
No altera el equilibrio Vn
Vn
[reac]
[prod]
reac
prod
ADICIOacuteN DE UN REACTIVOPRODUCTO
SOacuteLIDO O LIacuteQUIDO
No altera el equilibrio
25
ldquoCuando un sistema en equilibrio
experimenta una transformacioacuten
dicho sistema evoluciona para
alcanzar un nuevo equilibrio en el
sentido en que se oponga a la
transformacioacutenrdquo
Henri Louis Le Chacirctelier
(1850-1936)
ENUNCIADO DEL PRINCIPIO DE LE
CHATELIER
26
tiempo
KC asymp 100
conce
ntr
aci
oacuten
tiempo
KC gt 105
conce
ntr
aci
oacuten
KC lt 10-2
conce
ntr
aci
oacuten
tiempo
SIGNIFICADO DEL VALOR DE KC
27
a)
b)
c)
d)
2
2
2 4
[ ]
[ ]c
NOK
N O
2
2
2
[ ]
[ ] [ ]c
NOClK
NO Cl
2[ ]cK CO
2 2[ ] [ ]cK CO H O
Ejemplo Escribir las expresiones de Kc para los siguientes
equilibrios quiacutemicos
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)
28
Ejercicio 19 En un recipiente de 5 litros se introducen 1 mol de dioacutexido
de azufre y 1 mol de oxiacutegeno gaseoso y se calienta a 1000 ordmC
establecieacutendose el siguiente equilibrio
2 SO2 (g) + O2 (g) harr 2 SO3 (g)
Una vez alcanzado el equilibrio se encuentran 015 moles de dioacutexido de
azufre Se pide
a) Composicioacuten de la mezcla en el equilibrio
b) El valor de Kc y Kp
Sustancias 2 SO2 (g) + O2 (g) harr 2 SO3 (g)
Moles
Iniciales 1 1 -
Reaccionan -2x -1x +2x
En el equilibrio 1 ndash 2x 1 - x +2x
Molaridad En el equilibrio
1 minus 2119909
5
1 minus 119909
5
2119909
5
Kc = 119930119926
120785 120784
119930119926120784120784 119926
120784
n so2 = 015 = 1-2x
X = 0425 mol
a) nSO2 =1 ndash 2x = 1 ndash 20425 = 015 mol
nO2 = 1 ndash x = 1 ndash 0425 = 0575 mol
n SO3 = 2x= 2 0425 = 085 mol
29
Ejercicio 19 En un recipiente de 5 litros se introducen 1 mol de dioacutexido
de azufre y 1 mol de oxiacutegeno gaseoso y se calienta a 1000 ordmC
establecieacutendose el siguiente equilibrio
2 SO2 (g) + O2 (g) harr 2 SO3 (g)
Una vez alcanzado el equilibrio se encuentran 015 moles de dioacutexido de
azufre Se pide
b) El valor de Kc y Kp
Kp = Kc (RT) Δn Δn = suma de moles gaseosos producto ndash suma de moles gaseosos reactivo
Kp = Kc (RT) Δn Δn = 2 ndash (2+1) = -1
Kp = 2792 (0082 1273) -1 = 267
Las constantes de equilibrio son Kc igual a 2792 y Kp igual a 267
Kc = 1198781198743
2
11987811987422 1198742
= 0855 2
015
52(05755)
= 2792
30
Ejercicio 6 En un reactor de 25 litros se introducen 72 gramos de SO3 Cuando se alcanza el equilibrio SO3 (g) harr SO2 (g) + frac12 O2 (g)
y a 200 ordmC se observa que la presioacuten total del recipiente es de 18
atm Calcula Kc y Kp para el equilibrio anterior a 200 ordmC
Sustancias SO3 (g) harr SO2 (g) + frac12 O2 (g)
Moles
Iniciales 7280 - -
Reaccionan -1x +1x +12x
En el equilibrio 09 ndash x +x +12x
Molaridad En el equilibrio
09 minus 119909
25
119909
25
12119909
25
nTotal = 09 ndashx +x +12 x
nTotal = 09 +12 x
Kc = 119930119926
120784 119926
120784120783120784
[119930119926120785]
P Total V = n Total RT
18 25 = (09+12x)0082(200+273) x= 052 mol
(sustituyendo)
0152 0208 0104
31
Kc = 119930119926120784 119926120784
120783120784
119930119926120785
= 120782120784120782120790 120782120783120782120786 120783
120784
120782120783120787120784 = 044
Ejercicio 6 En un reactor de 25 litros se introducen 72 gramos de SO3 Cuando se alcanza el equilibrio SO3 (g) harr SO2 (g) + frac12 O2 (g)
y a 200 ordmC se observa que la presioacuten total del recipiente es de 18
atm Calcula Kc y Kp para el equilibrio anterior a 200 ordmC
Kp = Kc (RT) Δn Δn = suma de moles gaseosos producto ndash suma de moles gaseosos reactivo
Kp = Kc (RT) Δn Δn = 1 + frac12 - 1 = 12
Kp = 044 (0082 473) frac12 = 27
Las constantes de equilibrio son Kc igual a 044 y Kp igual a 27
32
Ejemplo En un matraz de 5 litros se introducen 2 moles de PCl5(g) y 1 mol de de
PCl3(g) y se establece el siguiente equilibrio
PCl5(g) harr PCl3(g) + Cl2(g)
Sabiendo que Kc (250 ordmC) = 0042
a) iquestcuaacuteles son las concentraciones de cada sustancia en el equilibrio
b) iquestcuaacutel es el grado de disociacioacuten
Sustancias PCl5(g) harr PCl3(g) + Cl2(g)
Moles
Iniciales 2 1 -
Reaccionan - x +1x +1x
En el equilibrio 2 ndash x 1+ x x
Molaridad En el equilibrio
2 minus 119909
5
1 + 119909
5
119909
5
Kc = 119927119914119949
120785 119914119949
120784
[119927119914119949120787]
33
a) Kc = 119927119914119949
120785 119914119949
120784
[119927119914119949120787]
=
120783+119961 119961
120784120787
[120784minus119961120787] = 0042
[PCl5] = (2 ndash x)5 = 0344 molL
[PCl3] = (1 + x)5 = 0256 molL
[Cl2] = x5 = 0056 mol
119835) 120630 = 119961
120784 =
120782120784120790
120784 = 014 14
Ejemplo En un matraz de 5 litros se introducen 2 moles de PCl5(g) y 1 mol de de
PCl3(g) y se establece el siguiente equilibrio
PCl5(g) harr PCl3(g) + Cl2(g)
Sabiendo que Kc (250 ordmC) = 0042
a) iquestcuaacuteles son las concentraciones de cada sustancia en el equilibrio
b) iquestcuaacutel es el grado de disociacioacuten
x = 028 mol
34
35
Ejemplo 22 En un recipiente cerrado y vaciacuteo de 5 litros se introducen 508 g de iodo
Se eleva la temperatura a 900oC y se alcanza el equilibrio
l2(g) harr 2 l (g)
El valor de Kc para este equilibrio es de 52 x 10-4 Calcula
a) El valor de Kp para el equilibrio a esa temperatura
b) Cuaacutel es el grado de disociacioacuten del iodo
c) La presioacuten parcial del iodo sin disociar
a) Calcular Kp
Kp = Kc (RT) Δn Δn = suma de moles gaseosos producto ndash suma de moles gaseosos reactivo
Kp = Kc (RT) Δn Δn = 2 - 1 = 1
Kp = 000052 (0082 1173) 1 = 005
36
Sustancias l2(g) harr 2 l(g)
Moles
Iniciales 002 -
Reaccionan - x +2x
En el equilibrio 002 ndash x 2x
Molaridad En el equilibrio 002 minus 119909
5
2 119909
5
120787 120782120790
120784120787120786 Mol I2 = = 002 mol de I2
b) Calcular los moles iniciales
37
c) PIodo V = nIodoRT
PIodo 5 = (002 - X)0082(900+273) = 0321 atm
Kc = 119920 120784
[119920120784] =
120784119961 120784
120784120787
[120782120782120784minus119961120787] =
120784120782119935120784
120784120787 (120782120782120784 minus119935) = 000052
120630 = 119961
120782120782120784 =
120782120782120782120785120785
120782120782120784 = 0164 164
X = 00033 mol
a) Qc = 119930119926120785 119925119926
119930119926120784 119925119926120784 =08 2
04 2 = 4 (El volumen del numerador y el denominador se simplifican)
Como Qc gt Kc el sistema no se encuentra en equilibrio y la reaccioacuten se desplazaraacute hacia la izquierda
Ejemplo 33 La constante de equilibrio Kc para la reaccioacuten
SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3 (g) + NO (g)
Es igual a 3 a una temperatura determinada
a) Justifica por queacute no estaacute en equilibrio a la misma temperatura una
mezcla formada por 04 mol de SO2 04 mol de NO2 08 mol de SO3 y 08
molde NO (en un recipiente de un litro)
b) Determina la cantidad que habraacute de cada especie en el momento de
alcanzar el equilibrio
38
Sustancias SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3 (g) + NO (g)
Moles
Iniciales 04 04 08 08
Reaccionan +x +x -x -x
En el equilibrio 04 + x 04+x 08 - x 08 - x
Molaridad En el equilibrio
04 + 119909
1
04 + 119909
1
08 minus 119909
1
08 minus 119909
1
Ejemplo 33 La constante de equilibrio Kc para la reaccioacuten
SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3 (g) + NO (g)
Es igual a 3 a una temperatura determinada
a) Determina la cantidad que habraacute de cada especie en el momento de
alcanzar el equilibrio
a) Kc = 119930119926
120785 119925119926
119930119926120784 119925119926
120784 =08 minus119909 2
04+119909 2 = 4 (El volumen del numerador y el denominador se simplifican)
39
Kc = 119930119926
120785 119925119926
119930119926120784 119925119926
120784 =08 minus119909 2
04+119909 2 = 4
120782120790 minus119961 120784
120782120786+119961 120784 = 4 Resolviendo se obtiene que
x= 004 moles
Equil SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3(g) + NO (g)
Mol eq 04+004 04+004 08ndash004 08ndash004
n (SO3 ) = n (NO) = 076 mol n (SO2 ) = n (NO2) = 044 mol
Ejemplo 33 La constante de equilibrio Kc para la reaccioacuten SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3 (g) + NO (g)
Es igual a 3 a una temperatura determinada
a) Determina la cantidad que habraacute de cada especie en el momento de
alcanzar el equilibrio
40
Ejemplo El proceso de obtencioacuten industrial del amoniaco es
un ejemplo de coacutemo se puede manejar las condiciones de
una reaccioacuten para obtener el maacuteximo rendimiento N2 (g) + 3 H2 (g) rarr 2 NH3 (g) ΔH = -922 kJ
Se trata de un proceso exoteacutermico Trabajar a bajas temperaturas desplaza
el equilibrio hacia la formacioacuten del producto Pero si la temperatura es muy
baja el proceso se vuelve demasiado lento y deja de ser rentable Una
temperatura de 400 ordmC optimiza el efecto de la composicioacuten del equilibrio y de
la velocidad del proceso
Las presiones altas favorecen la formacioacuten de producto ya que desplazan el
equilibrio en el sentido en que se reduzca el nuacutemero de partiacuteculas
El coste de ambos reactivos es similar y por eso se trabaja en proporciones
estequiomeacutetricas Si uno de los reactivos fuese considerablemente maacutes caro
que el otro se trabajariacutea con un exceso del maacutes barato lo que desplazariacutea el
proceso hacia la formacioacuten de maacutes producto
Un catalizador aumenta la velocidad de la reaccioacuten con lo cual se
incrementa tambieacuten la rentabilidad econoacutemica del proceso
41
EQUILIBRIO DE MOLEacuteCULAS (H2 + I2 harr 2 HI)
Equilibrio
quiacutemico
Concentr
acio
nes (
moll)
Tiempo (s)
[HI]
[I2]
[H2]
42
2
1 Concepto de equilibrio quiacutemico
2 Ley de accioacuten de masas KC y K P
3 Caracteriacutesticas de la constante de equilibrio
4 Equilibrio homogeacuteneo y heterogeacuteneo
5 Relacioacuten entre Kc y Kp
6 Equilibrio homogeacuteneo Grado de disociacioacuten Estudio
cuantitativo
7 Equilibrio en varias etapas
8 Evolucioacuten hacia el equilibrio Cociente de reaccioacuten
9 Modificaciones del equilibrio Principio de Le Chatelier
Concentracioacuten en reactivos y productos
Cambios de presioacuten y temperatura
Principio de Le Chatelier
EQUILIBRIO QUIacuteMICO
1 La variacioacuten de energiacutea que
tienen lugar en una reaccioacuten
quiacutemica nos permite predecir
si un proceso es o no
espontaacuteneo
2 Las consideraciones
cineacuteticas sabemos coacutemo
influir en la velocidad de una
reaccioacuten
1 Las concentraciones de
todas las sustancias
presentes en eacutel
2 Las condiciones
favorecen el
desplazamiento hacia
un lado u otro del
equilibrio
3
Una reaccioacuten quiacutemica ha alcanzado el equilibrio cuando las
concentraciones de todos los reactivos y productos
permanecen constantes a una cierta temperatura El sistema
debe ser cerrado en el estado de equilibrio hay una cierta
cantidad de cada uno de los reactivos y de los productos (ΔG =
0)
El equilibrio quiacutemico es reversible Se puede alcanzar un mismo
estado de equilibrio partiendo de los reactivos o de los
productos Por eso el equilibrio se representa con una doble
flecha
El equilibrio quiacutemico es dinaacutemico cuando se alcanza la
reaccioacuten no se para Las velocidades de las reacciones directa
e inversa son iguales al alcanzar el estado de equilibrio
EQUILIBRIO QUIacuteMICO
4
2NO2(g) N2O4(g)V directa
V indirecta
EQUILIBRIO QUIacuteMICO V
elo
cid
ad
Vd = V i
[NO2]
[N2O4]
5
Equilibrio homogeacuteneo se aplica a las reacciones en las que todas las
especies reaccionantes se encuentran en la misma fase
EQUILIBRIO QUIacuteMICO
b a
Equilibrio heterogeacuteneo se aplica a las reacciones en las
que alguna de las especies reaccionantes se encuentra
en una fase diferente 6
Ley de accioacuten de masas Guldberg y
Waage establecieron que cuando
un sistema alcanza el estado de
equilibrio el cociente entre la
concentracioacuten de los productos de
la reaccioacuten y la concentracioacuten de los
reactivos elevado cada uno a su
coeficiente estequiomeacutetrico teniacutea
un valor constante a una
temperatura determinada
CONSTANTE DE EQUILIBRIO
QUIacuteMICO Y LAM
A + 2 B n AB2
vd= kd [A][B]2
vr = kr [AB2]
Vd = Vr
kd[A][B]2 = kr[AB2]
2d
c 2
r
ABkK = =
k A B
7
m
B
n
A
y
D
x
C
mn
yx
PP
PP
BA
D
p
c
K
CK
KC Y KP
n A + mB harr xC + yD
En teacuterminos de la concentracioacuten
En teacuterminos de la presioacuten parcial
Por tanto Kc y Kp no son iguales
8
En el equilibrio
homogeacuteneo todos los
componentes estaacuten
en una misma fase
2
2
3
2
2
42
1
1
1
1
K
2
22
3
2
)(2)()(3
2p2
2
42
)(42)(2
CO
CO
BaCO
BaOCO
p
c
gss
NO
ON
c
gg
PP
P
PPK
COCO
BaCO
BaOCOK
COBaOBaCO
P
P
NO
ONK
ONNO
EQUILIBRIOS HOMOGEacuteNEOS Y
HETEROGEacuteNEOS
En el equilibrio
Heterogeacuteneo los
componentes estaacuten
en maacutes de una fase
9
El cociente de reaccioacuten K o Q Es la relacioacuten existente entre las concentraciones de los productos y las reactivos elevadas ambas a sus respectivos coeficientes estequiomeacutetricos
EVOLUCIOacuteN HACIA EL EQUILIBRIO
equilibrio del buacutesqueda
laen derecha a izquierda de produciraacute sereaccioacuten la KK si
equilibrio elbuscar
para izquierda a derecha de raacuteevolucionareaccioacuten la KK si
equilibrioen estaacute sistema el
exprecion laen ionesconcentrac
las
c
c
c
mn
yx
c
KK si
BA
DCK
K equilibrio de constante la devalor el y
reaccioacuten adeterminad una para ionesconcentrac las conocemos si
yD xC mB nA
osreemplazam
10
Q versus K
Q = 0
Condiciones iniciales
Solo
reactivos A la
izquierda
del
equilibrio
equilibrio A la
derecha del
equilibrio
Solo
productos
Q lt K Q = K Q gt K Q =
PROBLEMA 4 11
Es caracteriacutestica de cada equilibrio depende de los
coeficientes estequiomeacutetricos de la ecuacioacuten
Variacutea con la temperatura
Es independiente de las cantidades iniciales de reactivos y
productos
Kcgtgt 1 La reaccioacuten estaacute desplazada hacia los productos
Kcltlt 1 La reaccioacuten estaacute desplazada hacia los reactivos
CARACTERIacuteSTICAS DE LA
CONSTANTE DE EQUILIBRIO
12
H2(g) + I2(g) harr 2HI(g) Kc = 50
12H2(g) + 12 I2(g) harr HI(g) Krsquoc = (Kc)12
2HI(g) harr H2(g) + I2(g) Kcrsquorsquo = (Kc)
-1
RELACIOacuteN ENTRE K Y LA ECUACIOacuteN
AJUSTADA
13
EQUILIBRIOS EN VARIAS ETAPAS
Hay procesos que pueden tener lugar de forma
encadenada si se dan las circunstancias idoacuteneas
A N2 (g) + O2 (g) harr 2 NO (g) KA = 43 10 -25
B 2 NO(g) + O2 (g) harr 2 NO2 (g) KB = 64 10 9
A+B N2 (g) + 2O2 (g) harr 2 NO2 (g)
KA =119821119822 120784
119821120784[119822120784]
KB =119821119822
120784120784
119821119822 120784[119822120784]
KA+B =119821119822
120784120784
119821120784 119822
120784120784 =
119821119822 120784
119821120784[119822120784]
119821119822
120784120784
119925119926 120784[119822120784] = KA KB
14
n
cp
n
cp
cp
n
cp
)mn()yx(
cmmnn
yyxx
m
B
n
A
y
D
x
Cp
i
m
B
n
A
y
D
x
Cpmn
yx
c
)RT(KK0n si
)RT(KK0n si
KK0n si
)RT(KK
)RT(K)RT(]B[)RT(A
)RT(D)RT(C
PP
PP K
RT]c[RTV
nP donde de nRTPV
PP
PP K
BA
DCK
yD xC mB nA
RELACIOacuteN ENTRE KC Y KP
15
Se trata de determinar la composicioacuten de un sistema en el estado de equilibrio para ello
conocemos la composicioacuten inicial lo que reacciona y la composicioacuten en el equilibrio
Hay dos planteamientos tiacutepicos
El caacutelculo de la constante de equilibrio conociendo la proporcioacuten de sustancia que reacciona
Teniendo las cantidades de todas las sustancias que intervienen en un proceso determinar el
modo en que va a evolucionar el sistema y la composicioacuten del estado de equilibrio
EQUILIBRIOS HOMOGEacuteNEOS
ESTUDIO CUANTITATIVO
Sustancias 2 AB A2 + B2
Moles
Iniciales ni - -
Reaccionan -2x +x +x
En el
equilibrio ni ndash 2x +x +x
Molaridad En el
equilibrio
ni ndash 2x
V
+x
V
+x
V
nTotal
Problema 1 Problema 2 16
EQUILIBRIOS HOMOGEacuteNEOS
ESTUDIO CUANTITATIVO
El grado de disociacioacuten α de
una sustancia es la razoacuten entre
la variacioacuten que experimenta el
nuacutemero de moles de la
sustancia y el nuacutemero de
moles iniciales
α = 119950119952119949 119955119942119938119940119940119946119952119951119938119951
119950119952119949 119946119951119946119940119946119938119949
Se suele expresar en tanto por
ciento
0 lt α lt 1
Para el caacutelculo de Kp
P Total V = n Total RT
P Total = Pi
Presioacuten parcial (Pi)
Pi V = ni RT
Pi = Xi P Total
Problema 3 17 Problema 4
ALTERACIOacuteN DEL ESTADO DE
EQUILIBRIO
Si un sistema se encuentra
en equilibrio (Q = Kc )y se
produce una alteracioacuten en
el sistema
Variacutea la temperatura
Variacutea la presioacuten o el
volumen del recipiente
Se antildeade o retira alguacuten
producto o reactivo del
sistema
El sistema dejaraacute de
estar en ese estado y
evolucionaraacute en un
sentido u otro hasta
alcanzar un nuevo estado
de equilibrio En el
nuevo estado la
composicioacuten es diferente
18
La constante de equilibrio depende de la temperatura
CAMBIO DE LA TEMPERATURA
Al calentar el
sistema
disminuiraacute la
cantidad de
producto
En los procesos exoteacutermicos la Ke
disminuye al aumentar la
temperatura
Al calentar el
sistema
aumentaraacute la
cantidad de
producto
En los procesos endoteacutermicos la Ke
aumenta al aumentar la temperatura
19
Si ΔHordm gt 0 (endoteacutermica) Tuarr se desplazaraacute
a la derecha (productos)
Si ΔHordm lt 0 (exoteacutermica) Tuarr se desplazaraacute
a la izquierda (reactivos)
Un sistema en equilibrio se puede analizar como dos procesos que
se producen de forma reversible endoteacutermico en un sentido y
exoteacutermico en el contrario Al aumentar la temperatura de un
sistema en equilibrio este se desplazaraacute en el sentido del proceso
endoteacutermico
CAMBIO DE LA TEMPERATURA
20
La presioacuten que ejercen los gases es debida al choque de sus partiacuteculas contra las paredes del recipiente en iguales condiciones de temperatura cuanto mayor sea el nuacutemero de partiacuteculas mayor seraacute la presioacuten del sistema
Si se aumenta la presioacuten en un sistema que estaacute en equilibrio este evolucionaraacute en el sentido en que disminuya el nuacutemero de partiacuteculas gaseosas Si disminuye la presioacuten el sistema evolucionaraacute en el sentido en que aumente el nuacutemero de partiacuteculas gaseosas
Si disminuye el volumen del sistema este evolucionaraacute en el sentido en que disminuya el nuacutemero de partiacuteculas en estado gaseosos y viceversa
CAMBIO EN LA PRESIOacuteN O EN EL
VOLUMEN
21
Si en el equilibrio no hay variacioacuten del nuacutemero de moles gaseosos ∆n = 0 el equilibrio no se ve afectado por los cambios de presioacuten Los cambios de presioacuten no afectan a soacutelidos o liacutequidos ya que son praacutecticamente incompresibles esteacuten presentes en sistemas homogeacuteneos o en los sistemas heterogeacuteneos Los cambios que se producen en la presioacuten interna no afectan el equilibrio
CAMBIO EN LA PRESIOacuteN O EN EL
VOLUMEN
22
Cuando a un sistema en equilibrio experimenta un cambio en la concentracioacuten de alguna de las sustancias que lo integran evoluciona oponieacutendose a la causa que provocoacute esa alteracioacuten
Si agrego productos Q gt Kc ⟶ se desplazaraacute a la
izquierda
Si agrego reactivos Q lt Kc ⟶ se desplazaraacute a la
derecha
[reac]
[prod]
[reac]
[prod]K
eq
eq
c Q
CAMBIO EN LA CONCENTRACIOacuteN DE
ALGUNA DE LAS SUSTANCIAS
23
Los catalizadores influyen en la velocidad de
reaccioacuten
Si se agrega un catalizador a un sistema en
equilibrio este puede modificar la velocidad
directa e inversa pero no modifica la posicioacuten del
equilibrio (no modifica los valores de las
funciones termodinaacutemicas) ni tampoco la
constante de equilibrio
INFLUENCIA DE LOS CATALIZADORES
EN EL ESTADO DE EQUILIBRIO
24
ADICIOacuteN DE UN GAS INERTE (a T y V ctes)
No altera el equilibrio Vn
Vn
[reac]
[prod]
reac
prod
ADICIOacuteN DE UN REACTIVOPRODUCTO
SOacuteLIDO O LIacuteQUIDO
No altera el equilibrio
25
ldquoCuando un sistema en equilibrio
experimenta una transformacioacuten
dicho sistema evoluciona para
alcanzar un nuevo equilibrio en el
sentido en que se oponga a la
transformacioacutenrdquo
Henri Louis Le Chacirctelier
(1850-1936)
ENUNCIADO DEL PRINCIPIO DE LE
CHATELIER
26
tiempo
KC asymp 100
conce
ntr
aci
oacuten
tiempo
KC gt 105
conce
ntr
aci
oacuten
KC lt 10-2
conce
ntr
aci
oacuten
tiempo
SIGNIFICADO DEL VALOR DE KC
27
a)
b)
c)
d)
2
2
2 4
[ ]
[ ]c
NOK
N O
2
2
2
[ ]
[ ] [ ]c
NOClK
NO Cl
2[ ]cK CO
2 2[ ] [ ]cK CO H O
Ejemplo Escribir las expresiones de Kc para los siguientes
equilibrios quiacutemicos
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)
28
Ejercicio 19 En un recipiente de 5 litros se introducen 1 mol de dioacutexido
de azufre y 1 mol de oxiacutegeno gaseoso y se calienta a 1000 ordmC
establecieacutendose el siguiente equilibrio
2 SO2 (g) + O2 (g) harr 2 SO3 (g)
Una vez alcanzado el equilibrio se encuentran 015 moles de dioacutexido de
azufre Se pide
a) Composicioacuten de la mezcla en el equilibrio
b) El valor de Kc y Kp
Sustancias 2 SO2 (g) + O2 (g) harr 2 SO3 (g)
Moles
Iniciales 1 1 -
Reaccionan -2x -1x +2x
En el equilibrio 1 ndash 2x 1 - x +2x
Molaridad En el equilibrio
1 minus 2119909
5
1 minus 119909
5
2119909
5
Kc = 119930119926
120785 120784
119930119926120784120784 119926
120784
n so2 = 015 = 1-2x
X = 0425 mol
a) nSO2 =1 ndash 2x = 1 ndash 20425 = 015 mol
nO2 = 1 ndash x = 1 ndash 0425 = 0575 mol
n SO3 = 2x= 2 0425 = 085 mol
29
Ejercicio 19 En un recipiente de 5 litros se introducen 1 mol de dioacutexido
de azufre y 1 mol de oxiacutegeno gaseoso y se calienta a 1000 ordmC
establecieacutendose el siguiente equilibrio
2 SO2 (g) + O2 (g) harr 2 SO3 (g)
Una vez alcanzado el equilibrio se encuentran 015 moles de dioacutexido de
azufre Se pide
b) El valor de Kc y Kp
Kp = Kc (RT) Δn Δn = suma de moles gaseosos producto ndash suma de moles gaseosos reactivo
Kp = Kc (RT) Δn Δn = 2 ndash (2+1) = -1
Kp = 2792 (0082 1273) -1 = 267
Las constantes de equilibrio son Kc igual a 2792 y Kp igual a 267
Kc = 1198781198743
2
11987811987422 1198742
= 0855 2
015
52(05755)
= 2792
30
Ejercicio 6 En un reactor de 25 litros se introducen 72 gramos de SO3 Cuando se alcanza el equilibrio SO3 (g) harr SO2 (g) + frac12 O2 (g)
y a 200 ordmC se observa que la presioacuten total del recipiente es de 18
atm Calcula Kc y Kp para el equilibrio anterior a 200 ordmC
Sustancias SO3 (g) harr SO2 (g) + frac12 O2 (g)
Moles
Iniciales 7280 - -
Reaccionan -1x +1x +12x
En el equilibrio 09 ndash x +x +12x
Molaridad En el equilibrio
09 minus 119909
25
119909
25
12119909
25
nTotal = 09 ndashx +x +12 x
nTotal = 09 +12 x
Kc = 119930119926
120784 119926
120784120783120784
[119930119926120785]
P Total V = n Total RT
18 25 = (09+12x)0082(200+273) x= 052 mol
(sustituyendo)
0152 0208 0104
31
Kc = 119930119926120784 119926120784
120783120784
119930119926120785
= 120782120784120782120790 120782120783120782120786 120783
120784
120782120783120787120784 = 044
Ejercicio 6 En un reactor de 25 litros se introducen 72 gramos de SO3 Cuando se alcanza el equilibrio SO3 (g) harr SO2 (g) + frac12 O2 (g)
y a 200 ordmC se observa que la presioacuten total del recipiente es de 18
atm Calcula Kc y Kp para el equilibrio anterior a 200 ordmC
Kp = Kc (RT) Δn Δn = suma de moles gaseosos producto ndash suma de moles gaseosos reactivo
Kp = Kc (RT) Δn Δn = 1 + frac12 - 1 = 12
Kp = 044 (0082 473) frac12 = 27
Las constantes de equilibrio son Kc igual a 044 y Kp igual a 27
32
Ejemplo En un matraz de 5 litros se introducen 2 moles de PCl5(g) y 1 mol de de
PCl3(g) y se establece el siguiente equilibrio
PCl5(g) harr PCl3(g) + Cl2(g)
Sabiendo que Kc (250 ordmC) = 0042
a) iquestcuaacuteles son las concentraciones de cada sustancia en el equilibrio
b) iquestcuaacutel es el grado de disociacioacuten
Sustancias PCl5(g) harr PCl3(g) + Cl2(g)
Moles
Iniciales 2 1 -
Reaccionan - x +1x +1x
En el equilibrio 2 ndash x 1+ x x
Molaridad En el equilibrio
2 minus 119909
5
1 + 119909
5
119909
5
Kc = 119927119914119949
120785 119914119949
120784
[119927119914119949120787]
33
a) Kc = 119927119914119949
120785 119914119949
120784
[119927119914119949120787]
=
120783+119961 119961
120784120787
[120784minus119961120787] = 0042
[PCl5] = (2 ndash x)5 = 0344 molL
[PCl3] = (1 + x)5 = 0256 molL
[Cl2] = x5 = 0056 mol
119835) 120630 = 119961
120784 =
120782120784120790
120784 = 014 14
Ejemplo En un matraz de 5 litros se introducen 2 moles de PCl5(g) y 1 mol de de
PCl3(g) y se establece el siguiente equilibrio
PCl5(g) harr PCl3(g) + Cl2(g)
Sabiendo que Kc (250 ordmC) = 0042
a) iquestcuaacuteles son las concentraciones de cada sustancia en el equilibrio
b) iquestcuaacutel es el grado de disociacioacuten
x = 028 mol
34
35
Ejemplo 22 En un recipiente cerrado y vaciacuteo de 5 litros se introducen 508 g de iodo
Se eleva la temperatura a 900oC y se alcanza el equilibrio
l2(g) harr 2 l (g)
El valor de Kc para este equilibrio es de 52 x 10-4 Calcula
a) El valor de Kp para el equilibrio a esa temperatura
b) Cuaacutel es el grado de disociacioacuten del iodo
c) La presioacuten parcial del iodo sin disociar
a) Calcular Kp
Kp = Kc (RT) Δn Δn = suma de moles gaseosos producto ndash suma de moles gaseosos reactivo
Kp = Kc (RT) Δn Δn = 2 - 1 = 1
Kp = 000052 (0082 1173) 1 = 005
36
Sustancias l2(g) harr 2 l(g)
Moles
Iniciales 002 -
Reaccionan - x +2x
En el equilibrio 002 ndash x 2x
Molaridad En el equilibrio 002 minus 119909
5
2 119909
5
120787 120782120790
120784120787120786 Mol I2 = = 002 mol de I2
b) Calcular los moles iniciales
37
c) PIodo V = nIodoRT
PIodo 5 = (002 - X)0082(900+273) = 0321 atm
Kc = 119920 120784
[119920120784] =
120784119961 120784
120784120787
[120782120782120784minus119961120787] =
120784120782119935120784
120784120787 (120782120782120784 minus119935) = 000052
120630 = 119961
120782120782120784 =
120782120782120782120785120785
120782120782120784 = 0164 164
X = 00033 mol
a) Qc = 119930119926120785 119925119926
119930119926120784 119925119926120784 =08 2
04 2 = 4 (El volumen del numerador y el denominador se simplifican)
Como Qc gt Kc el sistema no se encuentra en equilibrio y la reaccioacuten se desplazaraacute hacia la izquierda
Ejemplo 33 La constante de equilibrio Kc para la reaccioacuten
SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3 (g) + NO (g)
Es igual a 3 a una temperatura determinada
a) Justifica por queacute no estaacute en equilibrio a la misma temperatura una
mezcla formada por 04 mol de SO2 04 mol de NO2 08 mol de SO3 y 08
molde NO (en un recipiente de un litro)
b) Determina la cantidad que habraacute de cada especie en el momento de
alcanzar el equilibrio
38
Sustancias SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3 (g) + NO (g)
Moles
Iniciales 04 04 08 08
Reaccionan +x +x -x -x
En el equilibrio 04 + x 04+x 08 - x 08 - x
Molaridad En el equilibrio
04 + 119909
1
04 + 119909
1
08 minus 119909
1
08 minus 119909
1
Ejemplo 33 La constante de equilibrio Kc para la reaccioacuten
SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3 (g) + NO (g)
Es igual a 3 a una temperatura determinada
a) Determina la cantidad que habraacute de cada especie en el momento de
alcanzar el equilibrio
a) Kc = 119930119926
120785 119925119926
119930119926120784 119925119926
120784 =08 minus119909 2
04+119909 2 = 4 (El volumen del numerador y el denominador se simplifican)
39
Kc = 119930119926
120785 119925119926
119930119926120784 119925119926
120784 =08 minus119909 2
04+119909 2 = 4
120782120790 minus119961 120784
120782120786+119961 120784 = 4 Resolviendo se obtiene que
x= 004 moles
Equil SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3(g) + NO (g)
Mol eq 04+004 04+004 08ndash004 08ndash004
n (SO3 ) = n (NO) = 076 mol n (SO2 ) = n (NO2) = 044 mol
Ejemplo 33 La constante de equilibrio Kc para la reaccioacuten SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3 (g) + NO (g)
Es igual a 3 a una temperatura determinada
a) Determina la cantidad que habraacute de cada especie en el momento de
alcanzar el equilibrio
40
Ejemplo El proceso de obtencioacuten industrial del amoniaco es
un ejemplo de coacutemo se puede manejar las condiciones de
una reaccioacuten para obtener el maacuteximo rendimiento N2 (g) + 3 H2 (g) rarr 2 NH3 (g) ΔH = -922 kJ
Se trata de un proceso exoteacutermico Trabajar a bajas temperaturas desplaza
el equilibrio hacia la formacioacuten del producto Pero si la temperatura es muy
baja el proceso se vuelve demasiado lento y deja de ser rentable Una
temperatura de 400 ordmC optimiza el efecto de la composicioacuten del equilibrio y de
la velocidad del proceso
Las presiones altas favorecen la formacioacuten de producto ya que desplazan el
equilibrio en el sentido en que se reduzca el nuacutemero de partiacuteculas
El coste de ambos reactivos es similar y por eso se trabaja en proporciones
estequiomeacutetricas Si uno de los reactivos fuese considerablemente maacutes caro
que el otro se trabajariacutea con un exceso del maacutes barato lo que desplazariacutea el
proceso hacia la formacioacuten de maacutes producto
Un catalizador aumenta la velocidad de la reaccioacuten con lo cual se
incrementa tambieacuten la rentabilidad econoacutemica del proceso
41
EQUILIBRIO DE MOLEacuteCULAS (H2 + I2 harr 2 HI)
Equilibrio
quiacutemico
Concentr
acio
nes (
moll)
Tiempo (s)
[HI]
[I2]
[H2]
42
EQUILIBRIO QUIacuteMICO
1 La variacioacuten de energiacutea que
tienen lugar en una reaccioacuten
quiacutemica nos permite predecir
si un proceso es o no
espontaacuteneo
2 Las consideraciones
cineacuteticas sabemos coacutemo
influir en la velocidad de una
reaccioacuten
1 Las concentraciones de
todas las sustancias
presentes en eacutel
2 Las condiciones
favorecen el
desplazamiento hacia
un lado u otro del
equilibrio
3
Una reaccioacuten quiacutemica ha alcanzado el equilibrio cuando las
concentraciones de todos los reactivos y productos
permanecen constantes a una cierta temperatura El sistema
debe ser cerrado en el estado de equilibrio hay una cierta
cantidad de cada uno de los reactivos y de los productos (ΔG =
0)
El equilibrio quiacutemico es reversible Se puede alcanzar un mismo
estado de equilibrio partiendo de los reactivos o de los
productos Por eso el equilibrio se representa con una doble
flecha
El equilibrio quiacutemico es dinaacutemico cuando se alcanza la
reaccioacuten no se para Las velocidades de las reacciones directa
e inversa son iguales al alcanzar el estado de equilibrio
EQUILIBRIO QUIacuteMICO
4
2NO2(g) N2O4(g)V directa
V indirecta
EQUILIBRIO QUIacuteMICO V
elo
cid
ad
Vd = V i
[NO2]
[N2O4]
5
Equilibrio homogeacuteneo se aplica a las reacciones en las que todas las
especies reaccionantes se encuentran en la misma fase
EQUILIBRIO QUIacuteMICO
b a
Equilibrio heterogeacuteneo se aplica a las reacciones en las
que alguna de las especies reaccionantes se encuentra
en una fase diferente 6
Ley de accioacuten de masas Guldberg y
Waage establecieron que cuando
un sistema alcanza el estado de
equilibrio el cociente entre la
concentracioacuten de los productos de
la reaccioacuten y la concentracioacuten de los
reactivos elevado cada uno a su
coeficiente estequiomeacutetrico teniacutea
un valor constante a una
temperatura determinada
CONSTANTE DE EQUILIBRIO
QUIacuteMICO Y LAM
A + 2 B n AB2
vd= kd [A][B]2
vr = kr [AB2]
Vd = Vr
kd[A][B]2 = kr[AB2]
2d
c 2
r
ABkK = =
k A B
7
m
B
n
A
y
D
x
C
mn
yx
PP
PP
BA
D
p
c
K
CK
KC Y KP
n A + mB harr xC + yD
En teacuterminos de la concentracioacuten
En teacuterminos de la presioacuten parcial
Por tanto Kc y Kp no son iguales
8
En el equilibrio
homogeacuteneo todos los
componentes estaacuten
en una misma fase
2
2
3
2
2
42
1
1
1
1
K
2
22
3
2
)(2)()(3
2p2
2
42
)(42)(2
CO
CO
BaCO
BaOCO
p
c
gss
NO
ON
c
gg
PP
P
PPK
COCO
BaCO
BaOCOK
COBaOBaCO
P
P
NO
ONK
ONNO
EQUILIBRIOS HOMOGEacuteNEOS Y
HETEROGEacuteNEOS
En el equilibrio
Heterogeacuteneo los
componentes estaacuten
en maacutes de una fase
9
El cociente de reaccioacuten K o Q Es la relacioacuten existente entre las concentraciones de los productos y las reactivos elevadas ambas a sus respectivos coeficientes estequiomeacutetricos
EVOLUCIOacuteN HACIA EL EQUILIBRIO
equilibrio del buacutesqueda
laen derecha a izquierda de produciraacute sereaccioacuten la KK si
equilibrio elbuscar
para izquierda a derecha de raacuteevolucionareaccioacuten la KK si
equilibrioen estaacute sistema el
exprecion laen ionesconcentrac
las
c
c
c
mn
yx
c
KK si
BA
DCK
K equilibrio de constante la devalor el y
reaccioacuten adeterminad una para ionesconcentrac las conocemos si
yD xC mB nA
osreemplazam
10
Q versus K
Q = 0
Condiciones iniciales
Solo
reactivos A la
izquierda
del
equilibrio
equilibrio A la
derecha del
equilibrio
Solo
productos
Q lt K Q = K Q gt K Q =
PROBLEMA 4 11
Es caracteriacutestica de cada equilibrio depende de los
coeficientes estequiomeacutetricos de la ecuacioacuten
Variacutea con la temperatura
Es independiente de las cantidades iniciales de reactivos y
productos
Kcgtgt 1 La reaccioacuten estaacute desplazada hacia los productos
Kcltlt 1 La reaccioacuten estaacute desplazada hacia los reactivos
CARACTERIacuteSTICAS DE LA
CONSTANTE DE EQUILIBRIO
12
H2(g) + I2(g) harr 2HI(g) Kc = 50
12H2(g) + 12 I2(g) harr HI(g) Krsquoc = (Kc)12
2HI(g) harr H2(g) + I2(g) Kcrsquorsquo = (Kc)
-1
RELACIOacuteN ENTRE K Y LA ECUACIOacuteN
AJUSTADA
13
EQUILIBRIOS EN VARIAS ETAPAS
Hay procesos que pueden tener lugar de forma
encadenada si se dan las circunstancias idoacuteneas
A N2 (g) + O2 (g) harr 2 NO (g) KA = 43 10 -25
B 2 NO(g) + O2 (g) harr 2 NO2 (g) KB = 64 10 9
A+B N2 (g) + 2O2 (g) harr 2 NO2 (g)
KA =119821119822 120784
119821120784[119822120784]
KB =119821119822
120784120784
119821119822 120784[119822120784]
KA+B =119821119822
120784120784
119821120784 119822
120784120784 =
119821119822 120784
119821120784[119822120784]
119821119822
120784120784
119925119926 120784[119822120784] = KA KB
14
n
cp
n
cp
cp
n
cp
)mn()yx(
cmmnn
yyxx
m
B
n
A
y
D
x
Cp
i
m
B
n
A
y
D
x
Cpmn
yx
c
)RT(KK0n si
)RT(KK0n si
KK0n si
)RT(KK
)RT(K)RT(]B[)RT(A
)RT(D)RT(C
PP
PP K
RT]c[RTV
nP donde de nRTPV
PP
PP K
BA
DCK
yD xC mB nA
RELACIOacuteN ENTRE KC Y KP
15
Se trata de determinar la composicioacuten de un sistema en el estado de equilibrio para ello
conocemos la composicioacuten inicial lo que reacciona y la composicioacuten en el equilibrio
Hay dos planteamientos tiacutepicos
El caacutelculo de la constante de equilibrio conociendo la proporcioacuten de sustancia que reacciona
Teniendo las cantidades de todas las sustancias que intervienen en un proceso determinar el
modo en que va a evolucionar el sistema y la composicioacuten del estado de equilibrio
EQUILIBRIOS HOMOGEacuteNEOS
ESTUDIO CUANTITATIVO
Sustancias 2 AB A2 + B2
Moles
Iniciales ni - -
Reaccionan -2x +x +x
En el
equilibrio ni ndash 2x +x +x
Molaridad En el
equilibrio
ni ndash 2x
V
+x
V
+x
V
nTotal
Problema 1 Problema 2 16
EQUILIBRIOS HOMOGEacuteNEOS
ESTUDIO CUANTITATIVO
El grado de disociacioacuten α de
una sustancia es la razoacuten entre
la variacioacuten que experimenta el
nuacutemero de moles de la
sustancia y el nuacutemero de
moles iniciales
α = 119950119952119949 119955119942119938119940119940119946119952119951119938119951
119950119952119949 119946119951119946119940119946119938119949
Se suele expresar en tanto por
ciento
0 lt α lt 1
Para el caacutelculo de Kp
P Total V = n Total RT
P Total = Pi
Presioacuten parcial (Pi)
Pi V = ni RT
Pi = Xi P Total
Problema 3 17 Problema 4
ALTERACIOacuteN DEL ESTADO DE
EQUILIBRIO
Si un sistema se encuentra
en equilibrio (Q = Kc )y se
produce una alteracioacuten en
el sistema
Variacutea la temperatura
Variacutea la presioacuten o el
volumen del recipiente
Se antildeade o retira alguacuten
producto o reactivo del
sistema
El sistema dejaraacute de
estar en ese estado y
evolucionaraacute en un
sentido u otro hasta
alcanzar un nuevo estado
de equilibrio En el
nuevo estado la
composicioacuten es diferente
18
La constante de equilibrio depende de la temperatura
CAMBIO DE LA TEMPERATURA
Al calentar el
sistema
disminuiraacute la
cantidad de
producto
En los procesos exoteacutermicos la Ke
disminuye al aumentar la
temperatura
Al calentar el
sistema
aumentaraacute la
cantidad de
producto
En los procesos endoteacutermicos la Ke
aumenta al aumentar la temperatura
19
Si ΔHordm gt 0 (endoteacutermica) Tuarr se desplazaraacute
a la derecha (productos)
Si ΔHordm lt 0 (exoteacutermica) Tuarr se desplazaraacute
a la izquierda (reactivos)
Un sistema en equilibrio se puede analizar como dos procesos que
se producen de forma reversible endoteacutermico en un sentido y
exoteacutermico en el contrario Al aumentar la temperatura de un
sistema en equilibrio este se desplazaraacute en el sentido del proceso
endoteacutermico
CAMBIO DE LA TEMPERATURA
20
La presioacuten que ejercen los gases es debida al choque de sus partiacuteculas contra las paredes del recipiente en iguales condiciones de temperatura cuanto mayor sea el nuacutemero de partiacuteculas mayor seraacute la presioacuten del sistema
Si se aumenta la presioacuten en un sistema que estaacute en equilibrio este evolucionaraacute en el sentido en que disminuya el nuacutemero de partiacuteculas gaseosas Si disminuye la presioacuten el sistema evolucionaraacute en el sentido en que aumente el nuacutemero de partiacuteculas gaseosas
Si disminuye el volumen del sistema este evolucionaraacute en el sentido en que disminuya el nuacutemero de partiacuteculas en estado gaseosos y viceversa
CAMBIO EN LA PRESIOacuteN O EN EL
VOLUMEN
21
Si en el equilibrio no hay variacioacuten del nuacutemero de moles gaseosos ∆n = 0 el equilibrio no se ve afectado por los cambios de presioacuten Los cambios de presioacuten no afectan a soacutelidos o liacutequidos ya que son praacutecticamente incompresibles esteacuten presentes en sistemas homogeacuteneos o en los sistemas heterogeacuteneos Los cambios que se producen en la presioacuten interna no afectan el equilibrio
CAMBIO EN LA PRESIOacuteN O EN EL
VOLUMEN
22
Cuando a un sistema en equilibrio experimenta un cambio en la concentracioacuten de alguna de las sustancias que lo integran evoluciona oponieacutendose a la causa que provocoacute esa alteracioacuten
Si agrego productos Q gt Kc ⟶ se desplazaraacute a la
izquierda
Si agrego reactivos Q lt Kc ⟶ se desplazaraacute a la
derecha
[reac]
[prod]
[reac]
[prod]K
eq
eq
c Q
CAMBIO EN LA CONCENTRACIOacuteN DE
ALGUNA DE LAS SUSTANCIAS
23
Los catalizadores influyen en la velocidad de
reaccioacuten
Si se agrega un catalizador a un sistema en
equilibrio este puede modificar la velocidad
directa e inversa pero no modifica la posicioacuten del
equilibrio (no modifica los valores de las
funciones termodinaacutemicas) ni tampoco la
constante de equilibrio
INFLUENCIA DE LOS CATALIZADORES
EN EL ESTADO DE EQUILIBRIO
24
ADICIOacuteN DE UN GAS INERTE (a T y V ctes)
No altera el equilibrio Vn
Vn
[reac]
[prod]
reac
prod
ADICIOacuteN DE UN REACTIVOPRODUCTO
SOacuteLIDO O LIacuteQUIDO
No altera el equilibrio
25
ldquoCuando un sistema en equilibrio
experimenta una transformacioacuten
dicho sistema evoluciona para
alcanzar un nuevo equilibrio en el
sentido en que se oponga a la
transformacioacutenrdquo
Henri Louis Le Chacirctelier
(1850-1936)
ENUNCIADO DEL PRINCIPIO DE LE
CHATELIER
26
tiempo
KC asymp 100
conce
ntr
aci
oacuten
tiempo
KC gt 105
conce
ntr
aci
oacuten
KC lt 10-2
conce
ntr
aci
oacuten
tiempo
SIGNIFICADO DEL VALOR DE KC
27
a)
b)
c)
d)
2
2
2 4
[ ]
[ ]c
NOK
N O
2
2
2
[ ]
[ ] [ ]c
NOClK
NO Cl
2[ ]cK CO
2 2[ ] [ ]cK CO H O
Ejemplo Escribir las expresiones de Kc para los siguientes
equilibrios quiacutemicos
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)
28
Ejercicio 19 En un recipiente de 5 litros se introducen 1 mol de dioacutexido
de azufre y 1 mol de oxiacutegeno gaseoso y se calienta a 1000 ordmC
establecieacutendose el siguiente equilibrio
2 SO2 (g) + O2 (g) harr 2 SO3 (g)
Una vez alcanzado el equilibrio se encuentran 015 moles de dioacutexido de
azufre Se pide
a) Composicioacuten de la mezcla en el equilibrio
b) El valor de Kc y Kp
Sustancias 2 SO2 (g) + O2 (g) harr 2 SO3 (g)
Moles
Iniciales 1 1 -
Reaccionan -2x -1x +2x
En el equilibrio 1 ndash 2x 1 - x +2x
Molaridad En el equilibrio
1 minus 2119909
5
1 minus 119909
5
2119909
5
Kc = 119930119926
120785 120784
119930119926120784120784 119926
120784
n so2 = 015 = 1-2x
X = 0425 mol
a) nSO2 =1 ndash 2x = 1 ndash 20425 = 015 mol
nO2 = 1 ndash x = 1 ndash 0425 = 0575 mol
n SO3 = 2x= 2 0425 = 085 mol
29
Ejercicio 19 En un recipiente de 5 litros se introducen 1 mol de dioacutexido
de azufre y 1 mol de oxiacutegeno gaseoso y se calienta a 1000 ordmC
establecieacutendose el siguiente equilibrio
2 SO2 (g) + O2 (g) harr 2 SO3 (g)
Una vez alcanzado el equilibrio se encuentran 015 moles de dioacutexido de
azufre Se pide
b) El valor de Kc y Kp
Kp = Kc (RT) Δn Δn = suma de moles gaseosos producto ndash suma de moles gaseosos reactivo
Kp = Kc (RT) Δn Δn = 2 ndash (2+1) = -1
Kp = 2792 (0082 1273) -1 = 267
Las constantes de equilibrio son Kc igual a 2792 y Kp igual a 267
Kc = 1198781198743
2
11987811987422 1198742
= 0855 2
015
52(05755)
= 2792
30
Ejercicio 6 En un reactor de 25 litros se introducen 72 gramos de SO3 Cuando se alcanza el equilibrio SO3 (g) harr SO2 (g) + frac12 O2 (g)
y a 200 ordmC se observa que la presioacuten total del recipiente es de 18
atm Calcula Kc y Kp para el equilibrio anterior a 200 ordmC
Sustancias SO3 (g) harr SO2 (g) + frac12 O2 (g)
Moles
Iniciales 7280 - -
Reaccionan -1x +1x +12x
En el equilibrio 09 ndash x +x +12x
Molaridad En el equilibrio
09 minus 119909
25
119909
25
12119909
25
nTotal = 09 ndashx +x +12 x
nTotal = 09 +12 x
Kc = 119930119926
120784 119926
120784120783120784
[119930119926120785]
P Total V = n Total RT
18 25 = (09+12x)0082(200+273) x= 052 mol
(sustituyendo)
0152 0208 0104
31
Kc = 119930119926120784 119926120784
120783120784
119930119926120785
= 120782120784120782120790 120782120783120782120786 120783
120784
120782120783120787120784 = 044
Ejercicio 6 En un reactor de 25 litros se introducen 72 gramos de SO3 Cuando se alcanza el equilibrio SO3 (g) harr SO2 (g) + frac12 O2 (g)
y a 200 ordmC se observa que la presioacuten total del recipiente es de 18
atm Calcula Kc y Kp para el equilibrio anterior a 200 ordmC
Kp = Kc (RT) Δn Δn = suma de moles gaseosos producto ndash suma de moles gaseosos reactivo
Kp = Kc (RT) Δn Δn = 1 + frac12 - 1 = 12
Kp = 044 (0082 473) frac12 = 27
Las constantes de equilibrio son Kc igual a 044 y Kp igual a 27
32
Ejemplo En un matraz de 5 litros se introducen 2 moles de PCl5(g) y 1 mol de de
PCl3(g) y se establece el siguiente equilibrio
PCl5(g) harr PCl3(g) + Cl2(g)
Sabiendo que Kc (250 ordmC) = 0042
a) iquestcuaacuteles son las concentraciones de cada sustancia en el equilibrio
b) iquestcuaacutel es el grado de disociacioacuten
Sustancias PCl5(g) harr PCl3(g) + Cl2(g)
Moles
Iniciales 2 1 -
Reaccionan - x +1x +1x
En el equilibrio 2 ndash x 1+ x x
Molaridad En el equilibrio
2 minus 119909
5
1 + 119909
5
119909
5
Kc = 119927119914119949
120785 119914119949
120784
[119927119914119949120787]
33
a) Kc = 119927119914119949
120785 119914119949
120784
[119927119914119949120787]
=
120783+119961 119961
120784120787
[120784minus119961120787] = 0042
[PCl5] = (2 ndash x)5 = 0344 molL
[PCl3] = (1 + x)5 = 0256 molL
[Cl2] = x5 = 0056 mol
119835) 120630 = 119961
120784 =
120782120784120790
120784 = 014 14
Ejemplo En un matraz de 5 litros se introducen 2 moles de PCl5(g) y 1 mol de de
PCl3(g) y se establece el siguiente equilibrio
PCl5(g) harr PCl3(g) + Cl2(g)
Sabiendo que Kc (250 ordmC) = 0042
a) iquestcuaacuteles son las concentraciones de cada sustancia en el equilibrio
b) iquestcuaacutel es el grado de disociacioacuten
x = 028 mol
34
35
Ejemplo 22 En un recipiente cerrado y vaciacuteo de 5 litros se introducen 508 g de iodo
Se eleva la temperatura a 900oC y se alcanza el equilibrio
l2(g) harr 2 l (g)
El valor de Kc para este equilibrio es de 52 x 10-4 Calcula
a) El valor de Kp para el equilibrio a esa temperatura
b) Cuaacutel es el grado de disociacioacuten del iodo
c) La presioacuten parcial del iodo sin disociar
a) Calcular Kp
Kp = Kc (RT) Δn Δn = suma de moles gaseosos producto ndash suma de moles gaseosos reactivo
Kp = Kc (RT) Δn Δn = 2 - 1 = 1
Kp = 000052 (0082 1173) 1 = 005
36
Sustancias l2(g) harr 2 l(g)
Moles
Iniciales 002 -
Reaccionan - x +2x
En el equilibrio 002 ndash x 2x
Molaridad En el equilibrio 002 minus 119909
5
2 119909
5
120787 120782120790
120784120787120786 Mol I2 = = 002 mol de I2
b) Calcular los moles iniciales
37
c) PIodo V = nIodoRT
PIodo 5 = (002 - X)0082(900+273) = 0321 atm
Kc = 119920 120784
[119920120784] =
120784119961 120784
120784120787
[120782120782120784minus119961120787] =
120784120782119935120784
120784120787 (120782120782120784 minus119935) = 000052
120630 = 119961
120782120782120784 =
120782120782120782120785120785
120782120782120784 = 0164 164
X = 00033 mol
a) Qc = 119930119926120785 119925119926
119930119926120784 119925119926120784 =08 2
04 2 = 4 (El volumen del numerador y el denominador se simplifican)
Como Qc gt Kc el sistema no se encuentra en equilibrio y la reaccioacuten se desplazaraacute hacia la izquierda
Ejemplo 33 La constante de equilibrio Kc para la reaccioacuten
SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3 (g) + NO (g)
Es igual a 3 a una temperatura determinada
a) Justifica por queacute no estaacute en equilibrio a la misma temperatura una
mezcla formada por 04 mol de SO2 04 mol de NO2 08 mol de SO3 y 08
molde NO (en un recipiente de un litro)
b) Determina la cantidad que habraacute de cada especie en el momento de
alcanzar el equilibrio
38
Sustancias SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3 (g) + NO (g)
Moles
Iniciales 04 04 08 08
Reaccionan +x +x -x -x
En el equilibrio 04 + x 04+x 08 - x 08 - x
Molaridad En el equilibrio
04 + 119909
1
04 + 119909
1
08 minus 119909
1
08 minus 119909
1
Ejemplo 33 La constante de equilibrio Kc para la reaccioacuten
SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3 (g) + NO (g)
Es igual a 3 a una temperatura determinada
a) Determina la cantidad que habraacute de cada especie en el momento de
alcanzar el equilibrio
a) Kc = 119930119926
120785 119925119926
119930119926120784 119925119926
120784 =08 minus119909 2
04+119909 2 = 4 (El volumen del numerador y el denominador se simplifican)
39
Kc = 119930119926
120785 119925119926
119930119926120784 119925119926
120784 =08 minus119909 2
04+119909 2 = 4
120782120790 minus119961 120784
120782120786+119961 120784 = 4 Resolviendo se obtiene que
x= 004 moles
Equil SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3(g) + NO (g)
Mol eq 04+004 04+004 08ndash004 08ndash004
n (SO3 ) = n (NO) = 076 mol n (SO2 ) = n (NO2) = 044 mol
Ejemplo 33 La constante de equilibrio Kc para la reaccioacuten SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3 (g) + NO (g)
Es igual a 3 a una temperatura determinada
a) Determina la cantidad que habraacute de cada especie en el momento de
alcanzar el equilibrio
40
Ejemplo El proceso de obtencioacuten industrial del amoniaco es
un ejemplo de coacutemo se puede manejar las condiciones de
una reaccioacuten para obtener el maacuteximo rendimiento N2 (g) + 3 H2 (g) rarr 2 NH3 (g) ΔH = -922 kJ
Se trata de un proceso exoteacutermico Trabajar a bajas temperaturas desplaza
el equilibrio hacia la formacioacuten del producto Pero si la temperatura es muy
baja el proceso se vuelve demasiado lento y deja de ser rentable Una
temperatura de 400 ordmC optimiza el efecto de la composicioacuten del equilibrio y de
la velocidad del proceso
Las presiones altas favorecen la formacioacuten de producto ya que desplazan el
equilibrio en el sentido en que se reduzca el nuacutemero de partiacuteculas
El coste de ambos reactivos es similar y por eso se trabaja en proporciones
estequiomeacutetricas Si uno de los reactivos fuese considerablemente maacutes caro
que el otro se trabajariacutea con un exceso del maacutes barato lo que desplazariacutea el
proceso hacia la formacioacuten de maacutes producto
Un catalizador aumenta la velocidad de la reaccioacuten con lo cual se
incrementa tambieacuten la rentabilidad econoacutemica del proceso
41
EQUILIBRIO DE MOLEacuteCULAS (H2 + I2 harr 2 HI)
Equilibrio
quiacutemico
Concentr
acio
nes (
moll)
Tiempo (s)
[HI]
[I2]
[H2]
42
Una reaccioacuten quiacutemica ha alcanzado el equilibrio cuando las
concentraciones de todos los reactivos y productos
permanecen constantes a una cierta temperatura El sistema
debe ser cerrado en el estado de equilibrio hay una cierta
cantidad de cada uno de los reactivos y de los productos (ΔG =
0)
El equilibrio quiacutemico es reversible Se puede alcanzar un mismo
estado de equilibrio partiendo de los reactivos o de los
productos Por eso el equilibrio se representa con una doble
flecha
El equilibrio quiacutemico es dinaacutemico cuando se alcanza la
reaccioacuten no se para Las velocidades de las reacciones directa
e inversa son iguales al alcanzar el estado de equilibrio
EQUILIBRIO QUIacuteMICO
4
2NO2(g) N2O4(g)V directa
V indirecta
EQUILIBRIO QUIacuteMICO V
elo
cid
ad
Vd = V i
[NO2]
[N2O4]
5
Equilibrio homogeacuteneo se aplica a las reacciones en las que todas las
especies reaccionantes se encuentran en la misma fase
EQUILIBRIO QUIacuteMICO
b a
Equilibrio heterogeacuteneo se aplica a las reacciones en las
que alguna de las especies reaccionantes se encuentra
en una fase diferente 6
Ley de accioacuten de masas Guldberg y
Waage establecieron que cuando
un sistema alcanza el estado de
equilibrio el cociente entre la
concentracioacuten de los productos de
la reaccioacuten y la concentracioacuten de los
reactivos elevado cada uno a su
coeficiente estequiomeacutetrico teniacutea
un valor constante a una
temperatura determinada
CONSTANTE DE EQUILIBRIO
QUIacuteMICO Y LAM
A + 2 B n AB2
vd= kd [A][B]2
vr = kr [AB2]
Vd = Vr
kd[A][B]2 = kr[AB2]
2d
c 2
r
ABkK = =
k A B
7
m
B
n
A
y
D
x
C
mn
yx
PP
PP
BA
D
p
c
K
CK
KC Y KP
n A + mB harr xC + yD
En teacuterminos de la concentracioacuten
En teacuterminos de la presioacuten parcial
Por tanto Kc y Kp no son iguales
8
En el equilibrio
homogeacuteneo todos los
componentes estaacuten
en una misma fase
2
2
3
2
2
42
1
1
1
1
K
2
22
3
2
)(2)()(3
2p2
2
42
)(42)(2
CO
CO
BaCO
BaOCO
p
c
gss
NO
ON
c
gg
PP
P
PPK
COCO
BaCO
BaOCOK
COBaOBaCO
P
P
NO
ONK
ONNO
EQUILIBRIOS HOMOGEacuteNEOS Y
HETEROGEacuteNEOS
En el equilibrio
Heterogeacuteneo los
componentes estaacuten
en maacutes de una fase
9
El cociente de reaccioacuten K o Q Es la relacioacuten existente entre las concentraciones de los productos y las reactivos elevadas ambas a sus respectivos coeficientes estequiomeacutetricos
EVOLUCIOacuteN HACIA EL EQUILIBRIO
equilibrio del buacutesqueda
laen derecha a izquierda de produciraacute sereaccioacuten la KK si
equilibrio elbuscar
para izquierda a derecha de raacuteevolucionareaccioacuten la KK si
equilibrioen estaacute sistema el
exprecion laen ionesconcentrac
las
c
c
c
mn
yx
c
KK si
BA
DCK
K equilibrio de constante la devalor el y
reaccioacuten adeterminad una para ionesconcentrac las conocemos si
yD xC mB nA
osreemplazam
10
Q versus K
Q = 0
Condiciones iniciales
Solo
reactivos A la
izquierda
del
equilibrio
equilibrio A la
derecha del
equilibrio
Solo
productos
Q lt K Q = K Q gt K Q =
PROBLEMA 4 11
Es caracteriacutestica de cada equilibrio depende de los
coeficientes estequiomeacutetricos de la ecuacioacuten
Variacutea con la temperatura
Es independiente de las cantidades iniciales de reactivos y
productos
Kcgtgt 1 La reaccioacuten estaacute desplazada hacia los productos
Kcltlt 1 La reaccioacuten estaacute desplazada hacia los reactivos
CARACTERIacuteSTICAS DE LA
CONSTANTE DE EQUILIBRIO
12
H2(g) + I2(g) harr 2HI(g) Kc = 50
12H2(g) + 12 I2(g) harr HI(g) Krsquoc = (Kc)12
2HI(g) harr H2(g) + I2(g) Kcrsquorsquo = (Kc)
-1
RELACIOacuteN ENTRE K Y LA ECUACIOacuteN
AJUSTADA
13
EQUILIBRIOS EN VARIAS ETAPAS
Hay procesos que pueden tener lugar de forma
encadenada si se dan las circunstancias idoacuteneas
A N2 (g) + O2 (g) harr 2 NO (g) KA = 43 10 -25
B 2 NO(g) + O2 (g) harr 2 NO2 (g) KB = 64 10 9
A+B N2 (g) + 2O2 (g) harr 2 NO2 (g)
KA =119821119822 120784
119821120784[119822120784]
KB =119821119822
120784120784
119821119822 120784[119822120784]
KA+B =119821119822
120784120784
119821120784 119822
120784120784 =
119821119822 120784
119821120784[119822120784]
119821119822
120784120784
119925119926 120784[119822120784] = KA KB
14
n
cp
n
cp
cp
n
cp
)mn()yx(
cmmnn
yyxx
m
B
n
A
y
D
x
Cp
i
m
B
n
A
y
D
x
Cpmn
yx
c
)RT(KK0n si
)RT(KK0n si
KK0n si
)RT(KK
)RT(K)RT(]B[)RT(A
)RT(D)RT(C
PP
PP K
RT]c[RTV
nP donde de nRTPV
PP
PP K
BA
DCK
yD xC mB nA
RELACIOacuteN ENTRE KC Y KP
15
Se trata de determinar la composicioacuten de un sistema en el estado de equilibrio para ello
conocemos la composicioacuten inicial lo que reacciona y la composicioacuten en el equilibrio
Hay dos planteamientos tiacutepicos
El caacutelculo de la constante de equilibrio conociendo la proporcioacuten de sustancia que reacciona
Teniendo las cantidades de todas las sustancias que intervienen en un proceso determinar el
modo en que va a evolucionar el sistema y la composicioacuten del estado de equilibrio
EQUILIBRIOS HOMOGEacuteNEOS
ESTUDIO CUANTITATIVO
Sustancias 2 AB A2 + B2
Moles
Iniciales ni - -
Reaccionan -2x +x +x
En el
equilibrio ni ndash 2x +x +x
Molaridad En el
equilibrio
ni ndash 2x
V
+x
V
+x
V
nTotal
Problema 1 Problema 2 16
EQUILIBRIOS HOMOGEacuteNEOS
ESTUDIO CUANTITATIVO
El grado de disociacioacuten α de
una sustancia es la razoacuten entre
la variacioacuten que experimenta el
nuacutemero de moles de la
sustancia y el nuacutemero de
moles iniciales
α = 119950119952119949 119955119942119938119940119940119946119952119951119938119951
119950119952119949 119946119951119946119940119946119938119949
Se suele expresar en tanto por
ciento
0 lt α lt 1
Para el caacutelculo de Kp
P Total V = n Total RT
P Total = Pi
Presioacuten parcial (Pi)
Pi V = ni RT
Pi = Xi P Total
Problema 3 17 Problema 4
ALTERACIOacuteN DEL ESTADO DE
EQUILIBRIO
Si un sistema se encuentra
en equilibrio (Q = Kc )y se
produce una alteracioacuten en
el sistema
Variacutea la temperatura
Variacutea la presioacuten o el
volumen del recipiente
Se antildeade o retira alguacuten
producto o reactivo del
sistema
El sistema dejaraacute de
estar en ese estado y
evolucionaraacute en un
sentido u otro hasta
alcanzar un nuevo estado
de equilibrio En el
nuevo estado la
composicioacuten es diferente
18
La constante de equilibrio depende de la temperatura
CAMBIO DE LA TEMPERATURA
Al calentar el
sistema
disminuiraacute la
cantidad de
producto
En los procesos exoteacutermicos la Ke
disminuye al aumentar la
temperatura
Al calentar el
sistema
aumentaraacute la
cantidad de
producto
En los procesos endoteacutermicos la Ke
aumenta al aumentar la temperatura
19
Si ΔHordm gt 0 (endoteacutermica) Tuarr se desplazaraacute
a la derecha (productos)
Si ΔHordm lt 0 (exoteacutermica) Tuarr se desplazaraacute
a la izquierda (reactivos)
Un sistema en equilibrio se puede analizar como dos procesos que
se producen de forma reversible endoteacutermico en un sentido y
exoteacutermico en el contrario Al aumentar la temperatura de un
sistema en equilibrio este se desplazaraacute en el sentido del proceso
endoteacutermico
CAMBIO DE LA TEMPERATURA
20
La presioacuten que ejercen los gases es debida al choque de sus partiacuteculas contra las paredes del recipiente en iguales condiciones de temperatura cuanto mayor sea el nuacutemero de partiacuteculas mayor seraacute la presioacuten del sistema
Si se aumenta la presioacuten en un sistema que estaacute en equilibrio este evolucionaraacute en el sentido en que disminuya el nuacutemero de partiacuteculas gaseosas Si disminuye la presioacuten el sistema evolucionaraacute en el sentido en que aumente el nuacutemero de partiacuteculas gaseosas
Si disminuye el volumen del sistema este evolucionaraacute en el sentido en que disminuya el nuacutemero de partiacuteculas en estado gaseosos y viceversa
CAMBIO EN LA PRESIOacuteN O EN EL
VOLUMEN
21
Si en el equilibrio no hay variacioacuten del nuacutemero de moles gaseosos ∆n = 0 el equilibrio no se ve afectado por los cambios de presioacuten Los cambios de presioacuten no afectan a soacutelidos o liacutequidos ya que son praacutecticamente incompresibles esteacuten presentes en sistemas homogeacuteneos o en los sistemas heterogeacuteneos Los cambios que se producen en la presioacuten interna no afectan el equilibrio
CAMBIO EN LA PRESIOacuteN O EN EL
VOLUMEN
22
Cuando a un sistema en equilibrio experimenta un cambio en la concentracioacuten de alguna de las sustancias que lo integran evoluciona oponieacutendose a la causa que provocoacute esa alteracioacuten
Si agrego productos Q gt Kc ⟶ se desplazaraacute a la
izquierda
Si agrego reactivos Q lt Kc ⟶ se desplazaraacute a la
derecha
[reac]
[prod]
[reac]
[prod]K
eq
eq
c Q
CAMBIO EN LA CONCENTRACIOacuteN DE
ALGUNA DE LAS SUSTANCIAS
23
Los catalizadores influyen en la velocidad de
reaccioacuten
Si se agrega un catalizador a un sistema en
equilibrio este puede modificar la velocidad
directa e inversa pero no modifica la posicioacuten del
equilibrio (no modifica los valores de las
funciones termodinaacutemicas) ni tampoco la
constante de equilibrio
INFLUENCIA DE LOS CATALIZADORES
EN EL ESTADO DE EQUILIBRIO
24
ADICIOacuteN DE UN GAS INERTE (a T y V ctes)
No altera el equilibrio Vn
Vn
[reac]
[prod]
reac
prod
ADICIOacuteN DE UN REACTIVOPRODUCTO
SOacuteLIDO O LIacuteQUIDO
No altera el equilibrio
25
ldquoCuando un sistema en equilibrio
experimenta una transformacioacuten
dicho sistema evoluciona para
alcanzar un nuevo equilibrio en el
sentido en que se oponga a la
transformacioacutenrdquo
Henri Louis Le Chacirctelier
(1850-1936)
ENUNCIADO DEL PRINCIPIO DE LE
CHATELIER
26
tiempo
KC asymp 100
conce
ntr
aci
oacuten
tiempo
KC gt 105
conce
ntr
aci
oacuten
KC lt 10-2
conce
ntr
aci
oacuten
tiempo
SIGNIFICADO DEL VALOR DE KC
27
a)
b)
c)
d)
2
2
2 4
[ ]
[ ]c
NOK
N O
2
2
2
[ ]
[ ] [ ]c
NOClK
NO Cl
2[ ]cK CO
2 2[ ] [ ]cK CO H O
Ejemplo Escribir las expresiones de Kc para los siguientes
equilibrios quiacutemicos
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)
28
Ejercicio 19 En un recipiente de 5 litros se introducen 1 mol de dioacutexido
de azufre y 1 mol de oxiacutegeno gaseoso y se calienta a 1000 ordmC
establecieacutendose el siguiente equilibrio
2 SO2 (g) + O2 (g) harr 2 SO3 (g)
Una vez alcanzado el equilibrio se encuentran 015 moles de dioacutexido de
azufre Se pide
a) Composicioacuten de la mezcla en el equilibrio
b) El valor de Kc y Kp
Sustancias 2 SO2 (g) + O2 (g) harr 2 SO3 (g)
Moles
Iniciales 1 1 -
Reaccionan -2x -1x +2x
En el equilibrio 1 ndash 2x 1 - x +2x
Molaridad En el equilibrio
1 minus 2119909
5
1 minus 119909
5
2119909
5
Kc = 119930119926
120785 120784
119930119926120784120784 119926
120784
n so2 = 015 = 1-2x
X = 0425 mol
a) nSO2 =1 ndash 2x = 1 ndash 20425 = 015 mol
nO2 = 1 ndash x = 1 ndash 0425 = 0575 mol
n SO3 = 2x= 2 0425 = 085 mol
29
Ejercicio 19 En un recipiente de 5 litros se introducen 1 mol de dioacutexido
de azufre y 1 mol de oxiacutegeno gaseoso y se calienta a 1000 ordmC
establecieacutendose el siguiente equilibrio
2 SO2 (g) + O2 (g) harr 2 SO3 (g)
Una vez alcanzado el equilibrio se encuentran 015 moles de dioacutexido de
azufre Se pide
b) El valor de Kc y Kp
Kp = Kc (RT) Δn Δn = suma de moles gaseosos producto ndash suma de moles gaseosos reactivo
Kp = Kc (RT) Δn Δn = 2 ndash (2+1) = -1
Kp = 2792 (0082 1273) -1 = 267
Las constantes de equilibrio son Kc igual a 2792 y Kp igual a 267
Kc = 1198781198743
2
11987811987422 1198742
= 0855 2
015
52(05755)
= 2792
30
Ejercicio 6 En un reactor de 25 litros se introducen 72 gramos de SO3 Cuando se alcanza el equilibrio SO3 (g) harr SO2 (g) + frac12 O2 (g)
y a 200 ordmC se observa que la presioacuten total del recipiente es de 18
atm Calcula Kc y Kp para el equilibrio anterior a 200 ordmC
Sustancias SO3 (g) harr SO2 (g) + frac12 O2 (g)
Moles
Iniciales 7280 - -
Reaccionan -1x +1x +12x
En el equilibrio 09 ndash x +x +12x
Molaridad En el equilibrio
09 minus 119909
25
119909
25
12119909
25
nTotal = 09 ndashx +x +12 x
nTotal = 09 +12 x
Kc = 119930119926
120784 119926
120784120783120784
[119930119926120785]
P Total V = n Total RT
18 25 = (09+12x)0082(200+273) x= 052 mol
(sustituyendo)
0152 0208 0104
31
Kc = 119930119926120784 119926120784
120783120784
119930119926120785
= 120782120784120782120790 120782120783120782120786 120783
120784
120782120783120787120784 = 044
Ejercicio 6 En un reactor de 25 litros se introducen 72 gramos de SO3 Cuando se alcanza el equilibrio SO3 (g) harr SO2 (g) + frac12 O2 (g)
y a 200 ordmC se observa que la presioacuten total del recipiente es de 18
atm Calcula Kc y Kp para el equilibrio anterior a 200 ordmC
Kp = Kc (RT) Δn Δn = suma de moles gaseosos producto ndash suma de moles gaseosos reactivo
Kp = Kc (RT) Δn Δn = 1 + frac12 - 1 = 12
Kp = 044 (0082 473) frac12 = 27
Las constantes de equilibrio son Kc igual a 044 y Kp igual a 27
32
Ejemplo En un matraz de 5 litros se introducen 2 moles de PCl5(g) y 1 mol de de
PCl3(g) y se establece el siguiente equilibrio
PCl5(g) harr PCl3(g) + Cl2(g)
Sabiendo que Kc (250 ordmC) = 0042
a) iquestcuaacuteles son las concentraciones de cada sustancia en el equilibrio
b) iquestcuaacutel es el grado de disociacioacuten
Sustancias PCl5(g) harr PCl3(g) + Cl2(g)
Moles
Iniciales 2 1 -
Reaccionan - x +1x +1x
En el equilibrio 2 ndash x 1+ x x
Molaridad En el equilibrio
2 minus 119909
5
1 + 119909
5
119909
5
Kc = 119927119914119949
120785 119914119949
120784
[119927119914119949120787]
33
a) Kc = 119927119914119949
120785 119914119949
120784
[119927119914119949120787]
=
120783+119961 119961
120784120787
[120784minus119961120787] = 0042
[PCl5] = (2 ndash x)5 = 0344 molL
[PCl3] = (1 + x)5 = 0256 molL
[Cl2] = x5 = 0056 mol
119835) 120630 = 119961
120784 =
120782120784120790
120784 = 014 14
Ejemplo En un matraz de 5 litros se introducen 2 moles de PCl5(g) y 1 mol de de
PCl3(g) y se establece el siguiente equilibrio
PCl5(g) harr PCl3(g) + Cl2(g)
Sabiendo que Kc (250 ordmC) = 0042
a) iquestcuaacuteles son las concentraciones de cada sustancia en el equilibrio
b) iquestcuaacutel es el grado de disociacioacuten
x = 028 mol
34
35
Ejemplo 22 En un recipiente cerrado y vaciacuteo de 5 litros se introducen 508 g de iodo
Se eleva la temperatura a 900oC y se alcanza el equilibrio
l2(g) harr 2 l (g)
El valor de Kc para este equilibrio es de 52 x 10-4 Calcula
a) El valor de Kp para el equilibrio a esa temperatura
b) Cuaacutel es el grado de disociacioacuten del iodo
c) La presioacuten parcial del iodo sin disociar
a) Calcular Kp
Kp = Kc (RT) Δn Δn = suma de moles gaseosos producto ndash suma de moles gaseosos reactivo
Kp = Kc (RT) Δn Δn = 2 - 1 = 1
Kp = 000052 (0082 1173) 1 = 005
36
Sustancias l2(g) harr 2 l(g)
Moles
Iniciales 002 -
Reaccionan - x +2x
En el equilibrio 002 ndash x 2x
Molaridad En el equilibrio 002 minus 119909
5
2 119909
5
120787 120782120790
120784120787120786 Mol I2 = = 002 mol de I2
b) Calcular los moles iniciales
37
c) PIodo V = nIodoRT
PIodo 5 = (002 - X)0082(900+273) = 0321 atm
Kc = 119920 120784
[119920120784] =
120784119961 120784
120784120787
[120782120782120784minus119961120787] =
120784120782119935120784
120784120787 (120782120782120784 minus119935) = 000052
120630 = 119961
120782120782120784 =
120782120782120782120785120785
120782120782120784 = 0164 164
X = 00033 mol
a) Qc = 119930119926120785 119925119926
119930119926120784 119925119926120784 =08 2
04 2 = 4 (El volumen del numerador y el denominador se simplifican)
Como Qc gt Kc el sistema no se encuentra en equilibrio y la reaccioacuten se desplazaraacute hacia la izquierda
Ejemplo 33 La constante de equilibrio Kc para la reaccioacuten
SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3 (g) + NO (g)
Es igual a 3 a una temperatura determinada
a) Justifica por queacute no estaacute en equilibrio a la misma temperatura una
mezcla formada por 04 mol de SO2 04 mol de NO2 08 mol de SO3 y 08
molde NO (en un recipiente de un litro)
b) Determina la cantidad que habraacute de cada especie en el momento de
alcanzar el equilibrio
38
Sustancias SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3 (g) + NO (g)
Moles
Iniciales 04 04 08 08
Reaccionan +x +x -x -x
En el equilibrio 04 + x 04+x 08 - x 08 - x
Molaridad En el equilibrio
04 + 119909
1
04 + 119909
1
08 minus 119909
1
08 minus 119909
1
Ejemplo 33 La constante de equilibrio Kc para la reaccioacuten
SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3 (g) + NO (g)
Es igual a 3 a una temperatura determinada
a) Determina la cantidad que habraacute de cada especie en el momento de
alcanzar el equilibrio
a) Kc = 119930119926
120785 119925119926
119930119926120784 119925119926
120784 =08 minus119909 2
04+119909 2 = 4 (El volumen del numerador y el denominador se simplifican)
39
Kc = 119930119926
120785 119925119926
119930119926120784 119925119926
120784 =08 minus119909 2
04+119909 2 = 4
120782120790 minus119961 120784
120782120786+119961 120784 = 4 Resolviendo se obtiene que
x= 004 moles
Equil SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3(g) + NO (g)
Mol eq 04+004 04+004 08ndash004 08ndash004
n (SO3 ) = n (NO) = 076 mol n (SO2 ) = n (NO2) = 044 mol
Ejemplo 33 La constante de equilibrio Kc para la reaccioacuten SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3 (g) + NO (g)
Es igual a 3 a una temperatura determinada
a) Determina la cantidad que habraacute de cada especie en el momento de
alcanzar el equilibrio
40
Ejemplo El proceso de obtencioacuten industrial del amoniaco es
un ejemplo de coacutemo se puede manejar las condiciones de
una reaccioacuten para obtener el maacuteximo rendimiento N2 (g) + 3 H2 (g) rarr 2 NH3 (g) ΔH = -922 kJ
Se trata de un proceso exoteacutermico Trabajar a bajas temperaturas desplaza
el equilibrio hacia la formacioacuten del producto Pero si la temperatura es muy
baja el proceso se vuelve demasiado lento y deja de ser rentable Una
temperatura de 400 ordmC optimiza el efecto de la composicioacuten del equilibrio y de
la velocidad del proceso
Las presiones altas favorecen la formacioacuten de producto ya que desplazan el
equilibrio en el sentido en que se reduzca el nuacutemero de partiacuteculas
El coste de ambos reactivos es similar y por eso se trabaja en proporciones
estequiomeacutetricas Si uno de los reactivos fuese considerablemente maacutes caro
que el otro se trabajariacutea con un exceso del maacutes barato lo que desplazariacutea el
proceso hacia la formacioacuten de maacutes producto
Un catalizador aumenta la velocidad de la reaccioacuten con lo cual se
incrementa tambieacuten la rentabilidad econoacutemica del proceso
41
EQUILIBRIO DE MOLEacuteCULAS (H2 + I2 harr 2 HI)
Equilibrio
quiacutemico
Concentr
acio
nes (
moll)
Tiempo (s)
[HI]
[I2]
[H2]
42
2NO2(g) N2O4(g)V directa
V indirecta
EQUILIBRIO QUIacuteMICO V
elo
cid
ad
Vd = V i
[NO2]
[N2O4]
5
Equilibrio homogeacuteneo se aplica a las reacciones en las que todas las
especies reaccionantes se encuentran en la misma fase
EQUILIBRIO QUIacuteMICO
b a
Equilibrio heterogeacuteneo se aplica a las reacciones en las
que alguna de las especies reaccionantes se encuentra
en una fase diferente 6
Ley de accioacuten de masas Guldberg y
Waage establecieron que cuando
un sistema alcanza el estado de
equilibrio el cociente entre la
concentracioacuten de los productos de
la reaccioacuten y la concentracioacuten de los
reactivos elevado cada uno a su
coeficiente estequiomeacutetrico teniacutea
un valor constante a una
temperatura determinada
CONSTANTE DE EQUILIBRIO
QUIacuteMICO Y LAM
A + 2 B n AB2
vd= kd [A][B]2
vr = kr [AB2]
Vd = Vr
kd[A][B]2 = kr[AB2]
2d
c 2
r
ABkK = =
k A B
7
m
B
n
A
y
D
x
C
mn
yx
PP
PP
BA
D
p
c
K
CK
KC Y KP
n A + mB harr xC + yD
En teacuterminos de la concentracioacuten
En teacuterminos de la presioacuten parcial
Por tanto Kc y Kp no son iguales
8
En el equilibrio
homogeacuteneo todos los
componentes estaacuten
en una misma fase
2
2
3
2
2
42
1
1
1
1
K
2
22
3
2
)(2)()(3
2p2
2
42
)(42)(2
CO
CO
BaCO
BaOCO
p
c
gss
NO
ON
c
gg
PP
P
PPK
COCO
BaCO
BaOCOK
COBaOBaCO
P
P
NO
ONK
ONNO
EQUILIBRIOS HOMOGEacuteNEOS Y
HETEROGEacuteNEOS
En el equilibrio
Heterogeacuteneo los
componentes estaacuten
en maacutes de una fase
9
El cociente de reaccioacuten K o Q Es la relacioacuten existente entre las concentraciones de los productos y las reactivos elevadas ambas a sus respectivos coeficientes estequiomeacutetricos
EVOLUCIOacuteN HACIA EL EQUILIBRIO
equilibrio del buacutesqueda
laen derecha a izquierda de produciraacute sereaccioacuten la KK si
equilibrio elbuscar
para izquierda a derecha de raacuteevolucionareaccioacuten la KK si
equilibrioen estaacute sistema el
exprecion laen ionesconcentrac
las
c
c
c
mn
yx
c
KK si
BA
DCK
K equilibrio de constante la devalor el y
reaccioacuten adeterminad una para ionesconcentrac las conocemos si
yD xC mB nA
osreemplazam
10
Q versus K
Q = 0
Condiciones iniciales
Solo
reactivos A la
izquierda
del
equilibrio
equilibrio A la
derecha del
equilibrio
Solo
productos
Q lt K Q = K Q gt K Q =
PROBLEMA 4 11
Es caracteriacutestica de cada equilibrio depende de los
coeficientes estequiomeacutetricos de la ecuacioacuten
Variacutea con la temperatura
Es independiente de las cantidades iniciales de reactivos y
productos
Kcgtgt 1 La reaccioacuten estaacute desplazada hacia los productos
Kcltlt 1 La reaccioacuten estaacute desplazada hacia los reactivos
CARACTERIacuteSTICAS DE LA
CONSTANTE DE EQUILIBRIO
12
H2(g) + I2(g) harr 2HI(g) Kc = 50
12H2(g) + 12 I2(g) harr HI(g) Krsquoc = (Kc)12
2HI(g) harr H2(g) + I2(g) Kcrsquorsquo = (Kc)
-1
RELACIOacuteN ENTRE K Y LA ECUACIOacuteN
AJUSTADA
13
EQUILIBRIOS EN VARIAS ETAPAS
Hay procesos que pueden tener lugar de forma
encadenada si se dan las circunstancias idoacuteneas
A N2 (g) + O2 (g) harr 2 NO (g) KA = 43 10 -25
B 2 NO(g) + O2 (g) harr 2 NO2 (g) KB = 64 10 9
A+B N2 (g) + 2O2 (g) harr 2 NO2 (g)
KA =119821119822 120784
119821120784[119822120784]
KB =119821119822
120784120784
119821119822 120784[119822120784]
KA+B =119821119822
120784120784
119821120784 119822
120784120784 =
119821119822 120784
119821120784[119822120784]
119821119822
120784120784
119925119926 120784[119822120784] = KA KB
14
n
cp
n
cp
cp
n
cp
)mn()yx(
cmmnn
yyxx
m
B
n
A
y
D
x
Cp
i
m
B
n
A
y
D
x
Cpmn
yx
c
)RT(KK0n si
)RT(KK0n si
KK0n si
)RT(KK
)RT(K)RT(]B[)RT(A
)RT(D)RT(C
PP
PP K
RT]c[RTV
nP donde de nRTPV
PP
PP K
BA
DCK
yD xC mB nA
RELACIOacuteN ENTRE KC Y KP
15
Se trata de determinar la composicioacuten de un sistema en el estado de equilibrio para ello
conocemos la composicioacuten inicial lo que reacciona y la composicioacuten en el equilibrio
Hay dos planteamientos tiacutepicos
El caacutelculo de la constante de equilibrio conociendo la proporcioacuten de sustancia que reacciona
Teniendo las cantidades de todas las sustancias que intervienen en un proceso determinar el
modo en que va a evolucionar el sistema y la composicioacuten del estado de equilibrio
EQUILIBRIOS HOMOGEacuteNEOS
ESTUDIO CUANTITATIVO
Sustancias 2 AB A2 + B2
Moles
Iniciales ni - -
Reaccionan -2x +x +x
En el
equilibrio ni ndash 2x +x +x
Molaridad En el
equilibrio
ni ndash 2x
V
+x
V
+x
V
nTotal
Problema 1 Problema 2 16
EQUILIBRIOS HOMOGEacuteNEOS
ESTUDIO CUANTITATIVO
El grado de disociacioacuten α de
una sustancia es la razoacuten entre
la variacioacuten que experimenta el
nuacutemero de moles de la
sustancia y el nuacutemero de
moles iniciales
α = 119950119952119949 119955119942119938119940119940119946119952119951119938119951
119950119952119949 119946119951119946119940119946119938119949
Se suele expresar en tanto por
ciento
0 lt α lt 1
Para el caacutelculo de Kp
P Total V = n Total RT
P Total = Pi
Presioacuten parcial (Pi)
Pi V = ni RT
Pi = Xi P Total
Problema 3 17 Problema 4
ALTERACIOacuteN DEL ESTADO DE
EQUILIBRIO
Si un sistema se encuentra
en equilibrio (Q = Kc )y se
produce una alteracioacuten en
el sistema
Variacutea la temperatura
Variacutea la presioacuten o el
volumen del recipiente
Se antildeade o retira alguacuten
producto o reactivo del
sistema
El sistema dejaraacute de
estar en ese estado y
evolucionaraacute en un
sentido u otro hasta
alcanzar un nuevo estado
de equilibrio En el
nuevo estado la
composicioacuten es diferente
18
La constante de equilibrio depende de la temperatura
CAMBIO DE LA TEMPERATURA
Al calentar el
sistema
disminuiraacute la
cantidad de
producto
En los procesos exoteacutermicos la Ke
disminuye al aumentar la
temperatura
Al calentar el
sistema
aumentaraacute la
cantidad de
producto
En los procesos endoteacutermicos la Ke
aumenta al aumentar la temperatura
19
Si ΔHordm gt 0 (endoteacutermica) Tuarr se desplazaraacute
a la derecha (productos)
Si ΔHordm lt 0 (exoteacutermica) Tuarr se desplazaraacute
a la izquierda (reactivos)
Un sistema en equilibrio se puede analizar como dos procesos que
se producen de forma reversible endoteacutermico en un sentido y
exoteacutermico en el contrario Al aumentar la temperatura de un
sistema en equilibrio este se desplazaraacute en el sentido del proceso
endoteacutermico
CAMBIO DE LA TEMPERATURA
20
La presioacuten que ejercen los gases es debida al choque de sus partiacuteculas contra las paredes del recipiente en iguales condiciones de temperatura cuanto mayor sea el nuacutemero de partiacuteculas mayor seraacute la presioacuten del sistema
Si se aumenta la presioacuten en un sistema que estaacute en equilibrio este evolucionaraacute en el sentido en que disminuya el nuacutemero de partiacuteculas gaseosas Si disminuye la presioacuten el sistema evolucionaraacute en el sentido en que aumente el nuacutemero de partiacuteculas gaseosas
Si disminuye el volumen del sistema este evolucionaraacute en el sentido en que disminuya el nuacutemero de partiacuteculas en estado gaseosos y viceversa
CAMBIO EN LA PRESIOacuteN O EN EL
VOLUMEN
21
Si en el equilibrio no hay variacioacuten del nuacutemero de moles gaseosos ∆n = 0 el equilibrio no se ve afectado por los cambios de presioacuten Los cambios de presioacuten no afectan a soacutelidos o liacutequidos ya que son praacutecticamente incompresibles esteacuten presentes en sistemas homogeacuteneos o en los sistemas heterogeacuteneos Los cambios que se producen en la presioacuten interna no afectan el equilibrio
CAMBIO EN LA PRESIOacuteN O EN EL
VOLUMEN
22
Cuando a un sistema en equilibrio experimenta un cambio en la concentracioacuten de alguna de las sustancias que lo integran evoluciona oponieacutendose a la causa que provocoacute esa alteracioacuten
Si agrego productos Q gt Kc ⟶ se desplazaraacute a la
izquierda
Si agrego reactivos Q lt Kc ⟶ se desplazaraacute a la
derecha
[reac]
[prod]
[reac]
[prod]K
eq
eq
c Q
CAMBIO EN LA CONCENTRACIOacuteN DE
ALGUNA DE LAS SUSTANCIAS
23
Los catalizadores influyen en la velocidad de
reaccioacuten
Si se agrega un catalizador a un sistema en
equilibrio este puede modificar la velocidad
directa e inversa pero no modifica la posicioacuten del
equilibrio (no modifica los valores de las
funciones termodinaacutemicas) ni tampoco la
constante de equilibrio
INFLUENCIA DE LOS CATALIZADORES
EN EL ESTADO DE EQUILIBRIO
24
ADICIOacuteN DE UN GAS INERTE (a T y V ctes)
No altera el equilibrio Vn
Vn
[reac]
[prod]
reac
prod
ADICIOacuteN DE UN REACTIVOPRODUCTO
SOacuteLIDO O LIacuteQUIDO
No altera el equilibrio
25
ldquoCuando un sistema en equilibrio
experimenta una transformacioacuten
dicho sistema evoluciona para
alcanzar un nuevo equilibrio en el
sentido en que se oponga a la
transformacioacutenrdquo
Henri Louis Le Chacirctelier
(1850-1936)
ENUNCIADO DEL PRINCIPIO DE LE
CHATELIER
26
tiempo
KC asymp 100
conce
ntr
aci
oacuten
tiempo
KC gt 105
conce
ntr
aci
oacuten
KC lt 10-2
conce
ntr
aci
oacuten
tiempo
SIGNIFICADO DEL VALOR DE KC
27
a)
b)
c)
d)
2
2
2 4
[ ]
[ ]c
NOK
N O
2
2
2
[ ]
[ ] [ ]c
NOClK
NO Cl
2[ ]cK CO
2 2[ ] [ ]cK CO H O
Ejemplo Escribir las expresiones de Kc para los siguientes
equilibrios quiacutemicos
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)
28
Ejercicio 19 En un recipiente de 5 litros se introducen 1 mol de dioacutexido
de azufre y 1 mol de oxiacutegeno gaseoso y se calienta a 1000 ordmC
establecieacutendose el siguiente equilibrio
2 SO2 (g) + O2 (g) harr 2 SO3 (g)
Una vez alcanzado el equilibrio se encuentran 015 moles de dioacutexido de
azufre Se pide
a) Composicioacuten de la mezcla en el equilibrio
b) El valor de Kc y Kp
Sustancias 2 SO2 (g) + O2 (g) harr 2 SO3 (g)
Moles
Iniciales 1 1 -
Reaccionan -2x -1x +2x
En el equilibrio 1 ndash 2x 1 - x +2x
Molaridad En el equilibrio
1 minus 2119909
5
1 minus 119909
5
2119909
5
Kc = 119930119926
120785 120784
119930119926120784120784 119926
120784
n so2 = 015 = 1-2x
X = 0425 mol
a) nSO2 =1 ndash 2x = 1 ndash 20425 = 015 mol
nO2 = 1 ndash x = 1 ndash 0425 = 0575 mol
n SO3 = 2x= 2 0425 = 085 mol
29
Ejercicio 19 En un recipiente de 5 litros se introducen 1 mol de dioacutexido
de azufre y 1 mol de oxiacutegeno gaseoso y se calienta a 1000 ordmC
establecieacutendose el siguiente equilibrio
2 SO2 (g) + O2 (g) harr 2 SO3 (g)
Una vez alcanzado el equilibrio se encuentran 015 moles de dioacutexido de
azufre Se pide
b) El valor de Kc y Kp
Kp = Kc (RT) Δn Δn = suma de moles gaseosos producto ndash suma de moles gaseosos reactivo
Kp = Kc (RT) Δn Δn = 2 ndash (2+1) = -1
Kp = 2792 (0082 1273) -1 = 267
Las constantes de equilibrio son Kc igual a 2792 y Kp igual a 267
Kc = 1198781198743
2
11987811987422 1198742
= 0855 2
015
52(05755)
= 2792
30
Ejercicio 6 En un reactor de 25 litros se introducen 72 gramos de SO3 Cuando se alcanza el equilibrio SO3 (g) harr SO2 (g) + frac12 O2 (g)
y a 200 ordmC se observa que la presioacuten total del recipiente es de 18
atm Calcula Kc y Kp para el equilibrio anterior a 200 ordmC
Sustancias SO3 (g) harr SO2 (g) + frac12 O2 (g)
Moles
Iniciales 7280 - -
Reaccionan -1x +1x +12x
En el equilibrio 09 ndash x +x +12x
Molaridad En el equilibrio
09 minus 119909
25
119909
25
12119909
25
nTotal = 09 ndashx +x +12 x
nTotal = 09 +12 x
Kc = 119930119926
120784 119926
120784120783120784
[119930119926120785]
P Total V = n Total RT
18 25 = (09+12x)0082(200+273) x= 052 mol
(sustituyendo)
0152 0208 0104
31
Kc = 119930119926120784 119926120784
120783120784
119930119926120785
= 120782120784120782120790 120782120783120782120786 120783
120784
120782120783120787120784 = 044
Ejercicio 6 En un reactor de 25 litros se introducen 72 gramos de SO3 Cuando se alcanza el equilibrio SO3 (g) harr SO2 (g) + frac12 O2 (g)
y a 200 ordmC se observa que la presioacuten total del recipiente es de 18
atm Calcula Kc y Kp para el equilibrio anterior a 200 ordmC
Kp = Kc (RT) Δn Δn = suma de moles gaseosos producto ndash suma de moles gaseosos reactivo
Kp = Kc (RT) Δn Δn = 1 + frac12 - 1 = 12
Kp = 044 (0082 473) frac12 = 27
Las constantes de equilibrio son Kc igual a 044 y Kp igual a 27
32
Ejemplo En un matraz de 5 litros se introducen 2 moles de PCl5(g) y 1 mol de de
PCl3(g) y se establece el siguiente equilibrio
PCl5(g) harr PCl3(g) + Cl2(g)
Sabiendo que Kc (250 ordmC) = 0042
a) iquestcuaacuteles son las concentraciones de cada sustancia en el equilibrio
b) iquestcuaacutel es el grado de disociacioacuten
Sustancias PCl5(g) harr PCl3(g) + Cl2(g)
Moles
Iniciales 2 1 -
Reaccionan - x +1x +1x
En el equilibrio 2 ndash x 1+ x x
Molaridad En el equilibrio
2 minus 119909
5
1 + 119909
5
119909
5
Kc = 119927119914119949
120785 119914119949
120784
[119927119914119949120787]
33
a) Kc = 119927119914119949
120785 119914119949
120784
[119927119914119949120787]
=
120783+119961 119961
120784120787
[120784minus119961120787] = 0042
[PCl5] = (2 ndash x)5 = 0344 molL
[PCl3] = (1 + x)5 = 0256 molL
[Cl2] = x5 = 0056 mol
119835) 120630 = 119961
120784 =
120782120784120790
120784 = 014 14
Ejemplo En un matraz de 5 litros se introducen 2 moles de PCl5(g) y 1 mol de de
PCl3(g) y se establece el siguiente equilibrio
PCl5(g) harr PCl3(g) + Cl2(g)
Sabiendo que Kc (250 ordmC) = 0042
a) iquestcuaacuteles son las concentraciones de cada sustancia en el equilibrio
b) iquestcuaacutel es el grado de disociacioacuten
x = 028 mol
34
35
Ejemplo 22 En un recipiente cerrado y vaciacuteo de 5 litros se introducen 508 g de iodo
Se eleva la temperatura a 900oC y se alcanza el equilibrio
l2(g) harr 2 l (g)
El valor de Kc para este equilibrio es de 52 x 10-4 Calcula
a) El valor de Kp para el equilibrio a esa temperatura
b) Cuaacutel es el grado de disociacioacuten del iodo
c) La presioacuten parcial del iodo sin disociar
a) Calcular Kp
Kp = Kc (RT) Δn Δn = suma de moles gaseosos producto ndash suma de moles gaseosos reactivo
Kp = Kc (RT) Δn Δn = 2 - 1 = 1
Kp = 000052 (0082 1173) 1 = 005
36
Sustancias l2(g) harr 2 l(g)
Moles
Iniciales 002 -
Reaccionan - x +2x
En el equilibrio 002 ndash x 2x
Molaridad En el equilibrio 002 minus 119909
5
2 119909
5
120787 120782120790
120784120787120786 Mol I2 = = 002 mol de I2
b) Calcular los moles iniciales
37
c) PIodo V = nIodoRT
PIodo 5 = (002 - X)0082(900+273) = 0321 atm
Kc = 119920 120784
[119920120784] =
120784119961 120784
120784120787
[120782120782120784minus119961120787] =
120784120782119935120784
120784120787 (120782120782120784 minus119935) = 000052
120630 = 119961
120782120782120784 =
120782120782120782120785120785
120782120782120784 = 0164 164
X = 00033 mol
a) Qc = 119930119926120785 119925119926
119930119926120784 119925119926120784 =08 2
04 2 = 4 (El volumen del numerador y el denominador se simplifican)
Como Qc gt Kc el sistema no se encuentra en equilibrio y la reaccioacuten se desplazaraacute hacia la izquierda
Ejemplo 33 La constante de equilibrio Kc para la reaccioacuten
SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3 (g) + NO (g)
Es igual a 3 a una temperatura determinada
a) Justifica por queacute no estaacute en equilibrio a la misma temperatura una
mezcla formada por 04 mol de SO2 04 mol de NO2 08 mol de SO3 y 08
molde NO (en un recipiente de un litro)
b) Determina la cantidad que habraacute de cada especie en el momento de
alcanzar el equilibrio
38
Sustancias SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3 (g) + NO (g)
Moles
Iniciales 04 04 08 08
Reaccionan +x +x -x -x
En el equilibrio 04 + x 04+x 08 - x 08 - x
Molaridad En el equilibrio
04 + 119909
1
04 + 119909
1
08 minus 119909
1
08 minus 119909
1
Ejemplo 33 La constante de equilibrio Kc para la reaccioacuten
SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3 (g) + NO (g)
Es igual a 3 a una temperatura determinada
a) Determina la cantidad que habraacute de cada especie en el momento de
alcanzar el equilibrio
a) Kc = 119930119926
120785 119925119926
119930119926120784 119925119926
120784 =08 minus119909 2
04+119909 2 = 4 (El volumen del numerador y el denominador se simplifican)
39
Kc = 119930119926
120785 119925119926
119930119926120784 119925119926
120784 =08 minus119909 2
04+119909 2 = 4
120782120790 minus119961 120784
120782120786+119961 120784 = 4 Resolviendo se obtiene que
x= 004 moles
Equil SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3(g) + NO (g)
Mol eq 04+004 04+004 08ndash004 08ndash004
n (SO3 ) = n (NO) = 076 mol n (SO2 ) = n (NO2) = 044 mol
Ejemplo 33 La constante de equilibrio Kc para la reaccioacuten SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3 (g) + NO (g)
Es igual a 3 a una temperatura determinada
a) Determina la cantidad que habraacute de cada especie en el momento de
alcanzar el equilibrio
40
Ejemplo El proceso de obtencioacuten industrial del amoniaco es
un ejemplo de coacutemo se puede manejar las condiciones de
una reaccioacuten para obtener el maacuteximo rendimiento N2 (g) + 3 H2 (g) rarr 2 NH3 (g) ΔH = -922 kJ
Se trata de un proceso exoteacutermico Trabajar a bajas temperaturas desplaza
el equilibrio hacia la formacioacuten del producto Pero si la temperatura es muy
baja el proceso se vuelve demasiado lento y deja de ser rentable Una
temperatura de 400 ordmC optimiza el efecto de la composicioacuten del equilibrio y de
la velocidad del proceso
Las presiones altas favorecen la formacioacuten de producto ya que desplazan el
equilibrio en el sentido en que se reduzca el nuacutemero de partiacuteculas
El coste de ambos reactivos es similar y por eso se trabaja en proporciones
estequiomeacutetricas Si uno de los reactivos fuese considerablemente maacutes caro
que el otro se trabajariacutea con un exceso del maacutes barato lo que desplazariacutea el
proceso hacia la formacioacuten de maacutes producto
Un catalizador aumenta la velocidad de la reaccioacuten con lo cual se
incrementa tambieacuten la rentabilidad econoacutemica del proceso
41
EQUILIBRIO DE MOLEacuteCULAS (H2 + I2 harr 2 HI)
Equilibrio
quiacutemico
Concentr
acio
nes (
moll)
Tiempo (s)
[HI]
[I2]
[H2]
42
Equilibrio homogeacuteneo se aplica a las reacciones en las que todas las
especies reaccionantes se encuentran en la misma fase
EQUILIBRIO QUIacuteMICO
b a
Equilibrio heterogeacuteneo se aplica a las reacciones en las
que alguna de las especies reaccionantes se encuentra
en una fase diferente 6
Ley de accioacuten de masas Guldberg y
Waage establecieron que cuando
un sistema alcanza el estado de
equilibrio el cociente entre la
concentracioacuten de los productos de
la reaccioacuten y la concentracioacuten de los
reactivos elevado cada uno a su
coeficiente estequiomeacutetrico teniacutea
un valor constante a una
temperatura determinada
CONSTANTE DE EQUILIBRIO
QUIacuteMICO Y LAM
A + 2 B n AB2
vd= kd [A][B]2
vr = kr [AB2]
Vd = Vr
kd[A][B]2 = kr[AB2]
2d
c 2
r
ABkK = =
k A B
7
m
B
n
A
y
D
x
C
mn
yx
PP
PP
BA
D
p
c
K
CK
KC Y KP
n A + mB harr xC + yD
En teacuterminos de la concentracioacuten
En teacuterminos de la presioacuten parcial
Por tanto Kc y Kp no son iguales
8
En el equilibrio
homogeacuteneo todos los
componentes estaacuten
en una misma fase
2
2
3
2
2
42
1
1
1
1
K
2
22
3
2
)(2)()(3
2p2
2
42
)(42)(2
CO
CO
BaCO
BaOCO
p
c
gss
NO
ON
c
gg
PP
P
PPK
COCO
BaCO
BaOCOK
COBaOBaCO
P
P
NO
ONK
ONNO
EQUILIBRIOS HOMOGEacuteNEOS Y
HETEROGEacuteNEOS
En el equilibrio
Heterogeacuteneo los
componentes estaacuten
en maacutes de una fase
9
El cociente de reaccioacuten K o Q Es la relacioacuten existente entre las concentraciones de los productos y las reactivos elevadas ambas a sus respectivos coeficientes estequiomeacutetricos
EVOLUCIOacuteN HACIA EL EQUILIBRIO
equilibrio del buacutesqueda
laen derecha a izquierda de produciraacute sereaccioacuten la KK si
equilibrio elbuscar
para izquierda a derecha de raacuteevolucionareaccioacuten la KK si
equilibrioen estaacute sistema el
exprecion laen ionesconcentrac
las
c
c
c
mn
yx
c
KK si
BA
DCK
K equilibrio de constante la devalor el y
reaccioacuten adeterminad una para ionesconcentrac las conocemos si
yD xC mB nA
osreemplazam
10
Q versus K
Q = 0
Condiciones iniciales
Solo
reactivos A la
izquierda
del
equilibrio
equilibrio A la
derecha del
equilibrio
Solo
productos
Q lt K Q = K Q gt K Q =
PROBLEMA 4 11
Es caracteriacutestica de cada equilibrio depende de los
coeficientes estequiomeacutetricos de la ecuacioacuten
Variacutea con la temperatura
Es independiente de las cantidades iniciales de reactivos y
productos
Kcgtgt 1 La reaccioacuten estaacute desplazada hacia los productos
Kcltlt 1 La reaccioacuten estaacute desplazada hacia los reactivos
CARACTERIacuteSTICAS DE LA
CONSTANTE DE EQUILIBRIO
12
H2(g) + I2(g) harr 2HI(g) Kc = 50
12H2(g) + 12 I2(g) harr HI(g) Krsquoc = (Kc)12
2HI(g) harr H2(g) + I2(g) Kcrsquorsquo = (Kc)
-1
RELACIOacuteN ENTRE K Y LA ECUACIOacuteN
AJUSTADA
13
EQUILIBRIOS EN VARIAS ETAPAS
Hay procesos que pueden tener lugar de forma
encadenada si se dan las circunstancias idoacuteneas
A N2 (g) + O2 (g) harr 2 NO (g) KA = 43 10 -25
B 2 NO(g) + O2 (g) harr 2 NO2 (g) KB = 64 10 9
A+B N2 (g) + 2O2 (g) harr 2 NO2 (g)
KA =119821119822 120784
119821120784[119822120784]
KB =119821119822
120784120784
119821119822 120784[119822120784]
KA+B =119821119822
120784120784
119821120784 119822
120784120784 =
119821119822 120784
119821120784[119822120784]
119821119822
120784120784
119925119926 120784[119822120784] = KA KB
14
n
cp
n
cp
cp
n
cp
)mn()yx(
cmmnn
yyxx
m
B
n
A
y
D
x
Cp
i
m
B
n
A
y
D
x
Cpmn
yx
c
)RT(KK0n si
)RT(KK0n si
KK0n si
)RT(KK
)RT(K)RT(]B[)RT(A
)RT(D)RT(C
PP
PP K
RT]c[RTV
nP donde de nRTPV
PP
PP K
BA
DCK
yD xC mB nA
RELACIOacuteN ENTRE KC Y KP
15
Se trata de determinar la composicioacuten de un sistema en el estado de equilibrio para ello
conocemos la composicioacuten inicial lo que reacciona y la composicioacuten en el equilibrio
Hay dos planteamientos tiacutepicos
El caacutelculo de la constante de equilibrio conociendo la proporcioacuten de sustancia que reacciona
Teniendo las cantidades de todas las sustancias que intervienen en un proceso determinar el
modo en que va a evolucionar el sistema y la composicioacuten del estado de equilibrio
EQUILIBRIOS HOMOGEacuteNEOS
ESTUDIO CUANTITATIVO
Sustancias 2 AB A2 + B2
Moles
Iniciales ni - -
Reaccionan -2x +x +x
En el
equilibrio ni ndash 2x +x +x
Molaridad En el
equilibrio
ni ndash 2x
V
+x
V
+x
V
nTotal
Problema 1 Problema 2 16
EQUILIBRIOS HOMOGEacuteNEOS
ESTUDIO CUANTITATIVO
El grado de disociacioacuten α de
una sustancia es la razoacuten entre
la variacioacuten que experimenta el
nuacutemero de moles de la
sustancia y el nuacutemero de
moles iniciales
α = 119950119952119949 119955119942119938119940119940119946119952119951119938119951
119950119952119949 119946119951119946119940119946119938119949
Se suele expresar en tanto por
ciento
0 lt α lt 1
Para el caacutelculo de Kp
P Total V = n Total RT
P Total = Pi
Presioacuten parcial (Pi)
Pi V = ni RT
Pi = Xi P Total
Problema 3 17 Problema 4
ALTERACIOacuteN DEL ESTADO DE
EQUILIBRIO
Si un sistema se encuentra
en equilibrio (Q = Kc )y se
produce una alteracioacuten en
el sistema
Variacutea la temperatura
Variacutea la presioacuten o el
volumen del recipiente
Se antildeade o retira alguacuten
producto o reactivo del
sistema
El sistema dejaraacute de
estar en ese estado y
evolucionaraacute en un
sentido u otro hasta
alcanzar un nuevo estado
de equilibrio En el
nuevo estado la
composicioacuten es diferente
18
La constante de equilibrio depende de la temperatura
CAMBIO DE LA TEMPERATURA
Al calentar el
sistema
disminuiraacute la
cantidad de
producto
En los procesos exoteacutermicos la Ke
disminuye al aumentar la
temperatura
Al calentar el
sistema
aumentaraacute la
cantidad de
producto
En los procesos endoteacutermicos la Ke
aumenta al aumentar la temperatura
19
Si ΔHordm gt 0 (endoteacutermica) Tuarr se desplazaraacute
a la derecha (productos)
Si ΔHordm lt 0 (exoteacutermica) Tuarr se desplazaraacute
a la izquierda (reactivos)
Un sistema en equilibrio se puede analizar como dos procesos que
se producen de forma reversible endoteacutermico en un sentido y
exoteacutermico en el contrario Al aumentar la temperatura de un
sistema en equilibrio este se desplazaraacute en el sentido del proceso
endoteacutermico
CAMBIO DE LA TEMPERATURA
20
La presioacuten que ejercen los gases es debida al choque de sus partiacuteculas contra las paredes del recipiente en iguales condiciones de temperatura cuanto mayor sea el nuacutemero de partiacuteculas mayor seraacute la presioacuten del sistema
Si se aumenta la presioacuten en un sistema que estaacute en equilibrio este evolucionaraacute en el sentido en que disminuya el nuacutemero de partiacuteculas gaseosas Si disminuye la presioacuten el sistema evolucionaraacute en el sentido en que aumente el nuacutemero de partiacuteculas gaseosas
Si disminuye el volumen del sistema este evolucionaraacute en el sentido en que disminuya el nuacutemero de partiacuteculas en estado gaseosos y viceversa
CAMBIO EN LA PRESIOacuteN O EN EL
VOLUMEN
21
Si en el equilibrio no hay variacioacuten del nuacutemero de moles gaseosos ∆n = 0 el equilibrio no se ve afectado por los cambios de presioacuten Los cambios de presioacuten no afectan a soacutelidos o liacutequidos ya que son praacutecticamente incompresibles esteacuten presentes en sistemas homogeacuteneos o en los sistemas heterogeacuteneos Los cambios que se producen en la presioacuten interna no afectan el equilibrio
CAMBIO EN LA PRESIOacuteN O EN EL
VOLUMEN
22
Cuando a un sistema en equilibrio experimenta un cambio en la concentracioacuten de alguna de las sustancias que lo integran evoluciona oponieacutendose a la causa que provocoacute esa alteracioacuten
Si agrego productos Q gt Kc ⟶ se desplazaraacute a la
izquierda
Si agrego reactivos Q lt Kc ⟶ se desplazaraacute a la
derecha
[reac]
[prod]
[reac]
[prod]K
eq
eq
c Q
CAMBIO EN LA CONCENTRACIOacuteN DE
ALGUNA DE LAS SUSTANCIAS
23
Los catalizadores influyen en la velocidad de
reaccioacuten
Si se agrega un catalizador a un sistema en
equilibrio este puede modificar la velocidad
directa e inversa pero no modifica la posicioacuten del
equilibrio (no modifica los valores de las
funciones termodinaacutemicas) ni tampoco la
constante de equilibrio
INFLUENCIA DE LOS CATALIZADORES
EN EL ESTADO DE EQUILIBRIO
24
ADICIOacuteN DE UN GAS INERTE (a T y V ctes)
No altera el equilibrio Vn
Vn
[reac]
[prod]
reac
prod
ADICIOacuteN DE UN REACTIVOPRODUCTO
SOacuteLIDO O LIacuteQUIDO
No altera el equilibrio
25
ldquoCuando un sistema en equilibrio
experimenta una transformacioacuten
dicho sistema evoluciona para
alcanzar un nuevo equilibrio en el
sentido en que se oponga a la
transformacioacutenrdquo
Henri Louis Le Chacirctelier
(1850-1936)
ENUNCIADO DEL PRINCIPIO DE LE
CHATELIER
26
tiempo
KC asymp 100
conce
ntr
aci
oacuten
tiempo
KC gt 105
conce
ntr
aci
oacuten
KC lt 10-2
conce
ntr
aci
oacuten
tiempo
SIGNIFICADO DEL VALOR DE KC
27
a)
b)
c)
d)
2
2
2 4
[ ]
[ ]c
NOK
N O
2
2
2
[ ]
[ ] [ ]c
NOClK
NO Cl
2[ ]cK CO
2 2[ ] [ ]cK CO H O
Ejemplo Escribir las expresiones de Kc para los siguientes
equilibrios quiacutemicos
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)
28
Ejercicio 19 En un recipiente de 5 litros se introducen 1 mol de dioacutexido
de azufre y 1 mol de oxiacutegeno gaseoso y se calienta a 1000 ordmC
establecieacutendose el siguiente equilibrio
2 SO2 (g) + O2 (g) harr 2 SO3 (g)
Una vez alcanzado el equilibrio se encuentran 015 moles de dioacutexido de
azufre Se pide
a) Composicioacuten de la mezcla en el equilibrio
b) El valor de Kc y Kp
Sustancias 2 SO2 (g) + O2 (g) harr 2 SO3 (g)
Moles
Iniciales 1 1 -
Reaccionan -2x -1x +2x
En el equilibrio 1 ndash 2x 1 - x +2x
Molaridad En el equilibrio
1 minus 2119909
5
1 minus 119909
5
2119909
5
Kc = 119930119926
120785 120784
119930119926120784120784 119926
120784
n so2 = 015 = 1-2x
X = 0425 mol
a) nSO2 =1 ndash 2x = 1 ndash 20425 = 015 mol
nO2 = 1 ndash x = 1 ndash 0425 = 0575 mol
n SO3 = 2x= 2 0425 = 085 mol
29
Ejercicio 19 En un recipiente de 5 litros se introducen 1 mol de dioacutexido
de azufre y 1 mol de oxiacutegeno gaseoso y se calienta a 1000 ordmC
establecieacutendose el siguiente equilibrio
2 SO2 (g) + O2 (g) harr 2 SO3 (g)
Una vez alcanzado el equilibrio se encuentran 015 moles de dioacutexido de
azufre Se pide
b) El valor de Kc y Kp
Kp = Kc (RT) Δn Δn = suma de moles gaseosos producto ndash suma de moles gaseosos reactivo
Kp = Kc (RT) Δn Δn = 2 ndash (2+1) = -1
Kp = 2792 (0082 1273) -1 = 267
Las constantes de equilibrio son Kc igual a 2792 y Kp igual a 267
Kc = 1198781198743
2
11987811987422 1198742
= 0855 2
015
52(05755)
= 2792
30
Ejercicio 6 En un reactor de 25 litros se introducen 72 gramos de SO3 Cuando se alcanza el equilibrio SO3 (g) harr SO2 (g) + frac12 O2 (g)
y a 200 ordmC se observa que la presioacuten total del recipiente es de 18
atm Calcula Kc y Kp para el equilibrio anterior a 200 ordmC
Sustancias SO3 (g) harr SO2 (g) + frac12 O2 (g)
Moles
Iniciales 7280 - -
Reaccionan -1x +1x +12x
En el equilibrio 09 ndash x +x +12x
Molaridad En el equilibrio
09 minus 119909
25
119909
25
12119909
25
nTotal = 09 ndashx +x +12 x
nTotal = 09 +12 x
Kc = 119930119926
120784 119926
120784120783120784
[119930119926120785]
P Total V = n Total RT
18 25 = (09+12x)0082(200+273) x= 052 mol
(sustituyendo)
0152 0208 0104
31
Kc = 119930119926120784 119926120784
120783120784
119930119926120785
= 120782120784120782120790 120782120783120782120786 120783
120784
120782120783120787120784 = 044
Ejercicio 6 En un reactor de 25 litros se introducen 72 gramos de SO3 Cuando se alcanza el equilibrio SO3 (g) harr SO2 (g) + frac12 O2 (g)
y a 200 ordmC se observa que la presioacuten total del recipiente es de 18
atm Calcula Kc y Kp para el equilibrio anterior a 200 ordmC
Kp = Kc (RT) Δn Δn = suma de moles gaseosos producto ndash suma de moles gaseosos reactivo
Kp = Kc (RT) Δn Δn = 1 + frac12 - 1 = 12
Kp = 044 (0082 473) frac12 = 27
Las constantes de equilibrio son Kc igual a 044 y Kp igual a 27
32
Ejemplo En un matraz de 5 litros se introducen 2 moles de PCl5(g) y 1 mol de de
PCl3(g) y se establece el siguiente equilibrio
PCl5(g) harr PCl3(g) + Cl2(g)
Sabiendo que Kc (250 ordmC) = 0042
a) iquestcuaacuteles son las concentraciones de cada sustancia en el equilibrio
b) iquestcuaacutel es el grado de disociacioacuten
Sustancias PCl5(g) harr PCl3(g) + Cl2(g)
Moles
Iniciales 2 1 -
Reaccionan - x +1x +1x
En el equilibrio 2 ndash x 1+ x x
Molaridad En el equilibrio
2 minus 119909
5
1 + 119909
5
119909
5
Kc = 119927119914119949
120785 119914119949
120784
[119927119914119949120787]
33
a) Kc = 119927119914119949
120785 119914119949
120784
[119927119914119949120787]
=
120783+119961 119961
120784120787
[120784minus119961120787] = 0042
[PCl5] = (2 ndash x)5 = 0344 molL
[PCl3] = (1 + x)5 = 0256 molL
[Cl2] = x5 = 0056 mol
119835) 120630 = 119961
120784 =
120782120784120790
120784 = 014 14
Ejemplo En un matraz de 5 litros se introducen 2 moles de PCl5(g) y 1 mol de de
PCl3(g) y se establece el siguiente equilibrio
PCl5(g) harr PCl3(g) + Cl2(g)
Sabiendo que Kc (250 ordmC) = 0042
a) iquestcuaacuteles son las concentraciones de cada sustancia en el equilibrio
b) iquestcuaacutel es el grado de disociacioacuten
x = 028 mol
34
35
Ejemplo 22 En un recipiente cerrado y vaciacuteo de 5 litros se introducen 508 g de iodo
Se eleva la temperatura a 900oC y se alcanza el equilibrio
l2(g) harr 2 l (g)
El valor de Kc para este equilibrio es de 52 x 10-4 Calcula
a) El valor de Kp para el equilibrio a esa temperatura
b) Cuaacutel es el grado de disociacioacuten del iodo
c) La presioacuten parcial del iodo sin disociar
a) Calcular Kp
Kp = Kc (RT) Δn Δn = suma de moles gaseosos producto ndash suma de moles gaseosos reactivo
Kp = Kc (RT) Δn Δn = 2 - 1 = 1
Kp = 000052 (0082 1173) 1 = 005
36
Sustancias l2(g) harr 2 l(g)
Moles
Iniciales 002 -
Reaccionan - x +2x
En el equilibrio 002 ndash x 2x
Molaridad En el equilibrio 002 minus 119909
5
2 119909
5
120787 120782120790
120784120787120786 Mol I2 = = 002 mol de I2
b) Calcular los moles iniciales
37
c) PIodo V = nIodoRT
PIodo 5 = (002 - X)0082(900+273) = 0321 atm
Kc = 119920 120784
[119920120784] =
120784119961 120784
120784120787
[120782120782120784minus119961120787] =
120784120782119935120784
120784120787 (120782120782120784 minus119935) = 000052
120630 = 119961
120782120782120784 =
120782120782120782120785120785
120782120782120784 = 0164 164
X = 00033 mol
a) Qc = 119930119926120785 119925119926
119930119926120784 119925119926120784 =08 2
04 2 = 4 (El volumen del numerador y el denominador se simplifican)
Como Qc gt Kc el sistema no se encuentra en equilibrio y la reaccioacuten se desplazaraacute hacia la izquierda
Ejemplo 33 La constante de equilibrio Kc para la reaccioacuten
SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3 (g) + NO (g)
Es igual a 3 a una temperatura determinada
a) Justifica por queacute no estaacute en equilibrio a la misma temperatura una
mezcla formada por 04 mol de SO2 04 mol de NO2 08 mol de SO3 y 08
molde NO (en un recipiente de un litro)
b) Determina la cantidad que habraacute de cada especie en el momento de
alcanzar el equilibrio
38
Sustancias SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3 (g) + NO (g)
Moles
Iniciales 04 04 08 08
Reaccionan +x +x -x -x
En el equilibrio 04 + x 04+x 08 - x 08 - x
Molaridad En el equilibrio
04 + 119909
1
04 + 119909
1
08 minus 119909
1
08 minus 119909
1
Ejemplo 33 La constante de equilibrio Kc para la reaccioacuten
SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3 (g) + NO (g)
Es igual a 3 a una temperatura determinada
a) Determina la cantidad que habraacute de cada especie en el momento de
alcanzar el equilibrio
a) Kc = 119930119926
120785 119925119926
119930119926120784 119925119926
120784 =08 minus119909 2
04+119909 2 = 4 (El volumen del numerador y el denominador se simplifican)
39
Kc = 119930119926
120785 119925119926
119930119926120784 119925119926
120784 =08 minus119909 2
04+119909 2 = 4
120782120790 minus119961 120784
120782120786+119961 120784 = 4 Resolviendo se obtiene que
x= 004 moles
Equil SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3(g) + NO (g)
Mol eq 04+004 04+004 08ndash004 08ndash004
n (SO3 ) = n (NO) = 076 mol n (SO2 ) = n (NO2) = 044 mol
Ejemplo 33 La constante de equilibrio Kc para la reaccioacuten SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3 (g) + NO (g)
Es igual a 3 a una temperatura determinada
a) Determina la cantidad que habraacute de cada especie en el momento de
alcanzar el equilibrio
40
Ejemplo El proceso de obtencioacuten industrial del amoniaco es
un ejemplo de coacutemo se puede manejar las condiciones de
una reaccioacuten para obtener el maacuteximo rendimiento N2 (g) + 3 H2 (g) rarr 2 NH3 (g) ΔH = -922 kJ
Se trata de un proceso exoteacutermico Trabajar a bajas temperaturas desplaza
el equilibrio hacia la formacioacuten del producto Pero si la temperatura es muy
baja el proceso se vuelve demasiado lento y deja de ser rentable Una
temperatura de 400 ordmC optimiza el efecto de la composicioacuten del equilibrio y de
la velocidad del proceso
Las presiones altas favorecen la formacioacuten de producto ya que desplazan el
equilibrio en el sentido en que se reduzca el nuacutemero de partiacuteculas
El coste de ambos reactivos es similar y por eso se trabaja en proporciones
estequiomeacutetricas Si uno de los reactivos fuese considerablemente maacutes caro
que el otro se trabajariacutea con un exceso del maacutes barato lo que desplazariacutea el
proceso hacia la formacioacuten de maacutes producto
Un catalizador aumenta la velocidad de la reaccioacuten con lo cual se
incrementa tambieacuten la rentabilidad econoacutemica del proceso
41
EQUILIBRIO DE MOLEacuteCULAS (H2 + I2 harr 2 HI)
Equilibrio
quiacutemico
Concentr
acio
nes (
moll)
Tiempo (s)
[HI]
[I2]
[H2]
42
Ley de accioacuten de masas Guldberg y
Waage establecieron que cuando
un sistema alcanza el estado de
equilibrio el cociente entre la
concentracioacuten de los productos de
la reaccioacuten y la concentracioacuten de los
reactivos elevado cada uno a su
coeficiente estequiomeacutetrico teniacutea
un valor constante a una
temperatura determinada
CONSTANTE DE EQUILIBRIO
QUIacuteMICO Y LAM
A + 2 B n AB2
vd= kd [A][B]2
vr = kr [AB2]
Vd = Vr
kd[A][B]2 = kr[AB2]
2d
c 2
r
ABkK = =
k A B
7
m
B
n
A
y
D
x
C
mn
yx
PP
PP
BA
D
p
c
K
CK
KC Y KP
n A + mB harr xC + yD
En teacuterminos de la concentracioacuten
En teacuterminos de la presioacuten parcial
Por tanto Kc y Kp no son iguales
8
En el equilibrio
homogeacuteneo todos los
componentes estaacuten
en una misma fase
2
2
3
2
2
42
1
1
1
1
K
2
22
3
2
)(2)()(3
2p2
2
42
)(42)(2
CO
CO
BaCO
BaOCO
p
c
gss
NO
ON
c
gg
PP
P
PPK
COCO
BaCO
BaOCOK
COBaOBaCO
P
P
NO
ONK
ONNO
EQUILIBRIOS HOMOGEacuteNEOS Y
HETEROGEacuteNEOS
En el equilibrio
Heterogeacuteneo los
componentes estaacuten
en maacutes de una fase
9
El cociente de reaccioacuten K o Q Es la relacioacuten existente entre las concentraciones de los productos y las reactivos elevadas ambas a sus respectivos coeficientes estequiomeacutetricos
EVOLUCIOacuteN HACIA EL EQUILIBRIO
equilibrio del buacutesqueda
laen derecha a izquierda de produciraacute sereaccioacuten la KK si
equilibrio elbuscar
para izquierda a derecha de raacuteevolucionareaccioacuten la KK si
equilibrioen estaacute sistema el
exprecion laen ionesconcentrac
las
c
c
c
mn
yx
c
KK si
BA
DCK
K equilibrio de constante la devalor el y
reaccioacuten adeterminad una para ionesconcentrac las conocemos si
yD xC mB nA
osreemplazam
10
Q versus K
Q = 0
Condiciones iniciales
Solo
reactivos A la
izquierda
del
equilibrio
equilibrio A la
derecha del
equilibrio
Solo
productos
Q lt K Q = K Q gt K Q =
PROBLEMA 4 11
Es caracteriacutestica de cada equilibrio depende de los
coeficientes estequiomeacutetricos de la ecuacioacuten
Variacutea con la temperatura
Es independiente de las cantidades iniciales de reactivos y
productos
Kcgtgt 1 La reaccioacuten estaacute desplazada hacia los productos
Kcltlt 1 La reaccioacuten estaacute desplazada hacia los reactivos
CARACTERIacuteSTICAS DE LA
CONSTANTE DE EQUILIBRIO
12
H2(g) + I2(g) harr 2HI(g) Kc = 50
12H2(g) + 12 I2(g) harr HI(g) Krsquoc = (Kc)12
2HI(g) harr H2(g) + I2(g) Kcrsquorsquo = (Kc)
-1
RELACIOacuteN ENTRE K Y LA ECUACIOacuteN
AJUSTADA
13
EQUILIBRIOS EN VARIAS ETAPAS
Hay procesos que pueden tener lugar de forma
encadenada si se dan las circunstancias idoacuteneas
A N2 (g) + O2 (g) harr 2 NO (g) KA = 43 10 -25
B 2 NO(g) + O2 (g) harr 2 NO2 (g) KB = 64 10 9
A+B N2 (g) + 2O2 (g) harr 2 NO2 (g)
KA =119821119822 120784
119821120784[119822120784]
KB =119821119822
120784120784
119821119822 120784[119822120784]
KA+B =119821119822
120784120784
119821120784 119822
120784120784 =
119821119822 120784
119821120784[119822120784]
119821119822
120784120784
119925119926 120784[119822120784] = KA KB
14
n
cp
n
cp
cp
n
cp
)mn()yx(
cmmnn
yyxx
m
B
n
A
y
D
x
Cp
i
m
B
n
A
y
D
x
Cpmn
yx
c
)RT(KK0n si
)RT(KK0n si
KK0n si
)RT(KK
)RT(K)RT(]B[)RT(A
)RT(D)RT(C
PP
PP K
RT]c[RTV
nP donde de nRTPV
PP
PP K
BA
DCK
yD xC mB nA
RELACIOacuteN ENTRE KC Y KP
15
Se trata de determinar la composicioacuten de un sistema en el estado de equilibrio para ello
conocemos la composicioacuten inicial lo que reacciona y la composicioacuten en el equilibrio
Hay dos planteamientos tiacutepicos
El caacutelculo de la constante de equilibrio conociendo la proporcioacuten de sustancia que reacciona
Teniendo las cantidades de todas las sustancias que intervienen en un proceso determinar el
modo en que va a evolucionar el sistema y la composicioacuten del estado de equilibrio
EQUILIBRIOS HOMOGEacuteNEOS
ESTUDIO CUANTITATIVO
Sustancias 2 AB A2 + B2
Moles
Iniciales ni - -
Reaccionan -2x +x +x
En el
equilibrio ni ndash 2x +x +x
Molaridad En el
equilibrio
ni ndash 2x
V
+x
V
+x
V
nTotal
Problema 1 Problema 2 16
EQUILIBRIOS HOMOGEacuteNEOS
ESTUDIO CUANTITATIVO
El grado de disociacioacuten α de
una sustancia es la razoacuten entre
la variacioacuten que experimenta el
nuacutemero de moles de la
sustancia y el nuacutemero de
moles iniciales
α = 119950119952119949 119955119942119938119940119940119946119952119951119938119951
119950119952119949 119946119951119946119940119946119938119949
Se suele expresar en tanto por
ciento
0 lt α lt 1
Para el caacutelculo de Kp
P Total V = n Total RT
P Total = Pi
Presioacuten parcial (Pi)
Pi V = ni RT
Pi = Xi P Total
Problema 3 17 Problema 4
ALTERACIOacuteN DEL ESTADO DE
EQUILIBRIO
Si un sistema se encuentra
en equilibrio (Q = Kc )y se
produce una alteracioacuten en
el sistema
Variacutea la temperatura
Variacutea la presioacuten o el
volumen del recipiente
Se antildeade o retira alguacuten
producto o reactivo del
sistema
El sistema dejaraacute de
estar en ese estado y
evolucionaraacute en un
sentido u otro hasta
alcanzar un nuevo estado
de equilibrio En el
nuevo estado la
composicioacuten es diferente
18
La constante de equilibrio depende de la temperatura
CAMBIO DE LA TEMPERATURA
Al calentar el
sistema
disminuiraacute la
cantidad de
producto
En los procesos exoteacutermicos la Ke
disminuye al aumentar la
temperatura
Al calentar el
sistema
aumentaraacute la
cantidad de
producto
En los procesos endoteacutermicos la Ke
aumenta al aumentar la temperatura
19
Si ΔHordm gt 0 (endoteacutermica) Tuarr se desplazaraacute
a la derecha (productos)
Si ΔHordm lt 0 (exoteacutermica) Tuarr se desplazaraacute
a la izquierda (reactivos)
Un sistema en equilibrio se puede analizar como dos procesos que
se producen de forma reversible endoteacutermico en un sentido y
exoteacutermico en el contrario Al aumentar la temperatura de un
sistema en equilibrio este se desplazaraacute en el sentido del proceso
endoteacutermico
CAMBIO DE LA TEMPERATURA
20
La presioacuten que ejercen los gases es debida al choque de sus partiacuteculas contra las paredes del recipiente en iguales condiciones de temperatura cuanto mayor sea el nuacutemero de partiacuteculas mayor seraacute la presioacuten del sistema
Si se aumenta la presioacuten en un sistema que estaacute en equilibrio este evolucionaraacute en el sentido en que disminuya el nuacutemero de partiacuteculas gaseosas Si disminuye la presioacuten el sistema evolucionaraacute en el sentido en que aumente el nuacutemero de partiacuteculas gaseosas
Si disminuye el volumen del sistema este evolucionaraacute en el sentido en que disminuya el nuacutemero de partiacuteculas en estado gaseosos y viceversa
CAMBIO EN LA PRESIOacuteN O EN EL
VOLUMEN
21
Si en el equilibrio no hay variacioacuten del nuacutemero de moles gaseosos ∆n = 0 el equilibrio no se ve afectado por los cambios de presioacuten Los cambios de presioacuten no afectan a soacutelidos o liacutequidos ya que son praacutecticamente incompresibles esteacuten presentes en sistemas homogeacuteneos o en los sistemas heterogeacuteneos Los cambios que se producen en la presioacuten interna no afectan el equilibrio
CAMBIO EN LA PRESIOacuteN O EN EL
VOLUMEN
22
Cuando a un sistema en equilibrio experimenta un cambio en la concentracioacuten de alguna de las sustancias que lo integran evoluciona oponieacutendose a la causa que provocoacute esa alteracioacuten
Si agrego productos Q gt Kc ⟶ se desplazaraacute a la
izquierda
Si agrego reactivos Q lt Kc ⟶ se desplazaraacute a la
derecha
[reac]
[prod]
[reac]
[prod]K
eq
eq
c Q
CAMBIO EN LA CONCENTRACIOacuteN DE
ALGUNA DE LAS SUSTANCIAS
23
Los catalizadores influyen en la velocidad de
reaccioacuten
Si se agrega un catalizador a un sistema en
equilibrio este puede modificar la velocidad
directa e inversa pero no modifica la posicioacuten del
equilibrio (no modifica los valores de las
funciones termodinaacutemicas) ni tampoco la
constante de equilibrio
INFLUENCIA DE LOS CATALIZADORES
EN EL ESTADO DE EQUILIBRIO
24
ADICIOacuteN DE UN GAS INERTE (a T y V ctes)
No altera el equilibrio Vn
Vn
[reac]
[prod]
reac
prod
ADICIOacuteN DE UN REACTIVOPRODUCTO
SOacuteLIDO O LIacuteQUIDO
No altera el equilibrio
25
ldquoCuando un sistema en equilibrio
experimenta una transformacioacuten
dicho sistema evoluciona para
alcanzar un nuevo equilibrio en el
sentido en que se oponga a la
transformacioacutenrdquo
Henri Louis Le Chacirctelier
(1850-1936)
ENUNCIADO DEL PRINCIPIO DE LE
CHATELIER
26
tiempo
KC asymp 100
conce
ntr
aci
oacuten
tiempo
KC gt 105
conce
ntr
aci
oacuten
KC lt 10-2
conce
ntr
aci
oacuten
tiempo
SIGNIFICADO DEL VALOR DE KC
27
a)
b)
c)
d)
2
2
2 4
[ ]
[ ]c
NOK
N O
2
2
2
[ ]
[ ] [ ]c
NOClK
NO Cl
2[ ]cK CO
2 2[ ] [ ]cK CO H O
Ejemplo Escribir las expresiones de Kc para los siguientes
equilibrios quiacutemicos
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)
28
Ejercicio 19 En un recipiente de 5 litros se introducen 1 mol de dioacutexido
de azufre y 1 mol de oxiacutegeno gaseoso y se calienta a 1000 ordmC
establecieacutendose el siguiente equilibrio
2 SO2 (g) + O2 (g) harr 2 SO3 (g)
Una vez alcanzado el equilibrio se encuentran 015 moles de dioacutexido de
azufre Se pide
a) Composicioacuten de la mezcla en el equilibrio
b) El valor de Kc y Kp
Sustancias 2 SO2 (g) + O2 (g) harr 2 SO3 (g)
Moles
Iniciales 1 1 -
Reaccionan -2x -1x +2x
En el equilibrio 1 ndash 2x 1 - x +2x
Molaridad En el equilibrio
1 minus 2119909
5
1 minus 119909
5
2119909
5
Kc = 119930119926
120785 120784
119930119926120784120784 119926
120784
n so2 = 015 = 1-2x
X = 0425 mol
a) nSO2 =1 ndash 2x = 1 ndash 20425 = 015 mol
nO2 = 1 ndash x = 1 ndash 0425 = 0575 mol
n SO3 = 2x= 2 0425 = 085 mol
29
Ejercicio 19 En un recipiente de 5 litros se introducen 1 mol de dioacutexido
de azufre y 1 mol de oxiacutegeno gaseoso y se calienta a 1000 ordmC
establecieacutendose el siguiente equilibrio
2 SO2 (g) + O2 (g) harr 2 SO3 (g)
Una vez alcanzado el equilibrio se encuentran 015 moles de dioacutexido de
azufre Se pide
b) El valor de Kc y Kp
Kp = Kc (RT) Δn Δn = suma de moles gaseosos producto ndash suma de moles gaseosos reactivo
Kp = Kc (RT) Δn Δn = 2 ndash (2+1) = -1
Kp = 2792 (0082 1273) -1 = 267
Las constantes de equilibrio son Kc igual a 2792 y Kp igual a 267
Kc = 1198781198743
2
11987811987422 1198742
= 0855 2
015
52(05755)
= 2792
30
Ejercicio 6 En un reactor de 25 litros se introducen 72 gramos de SO3 Cuando se alcanza el equilibrio SO3 (g) harr SO2 (g) + frac12 O2 (g)
y a 200 ordmC se observa que la presioacuten total del recipiente es de 18
atm Calcula Kc y Kp para el equilibrio anterior a 200 ordmC
Sustancias SO3 (g) harr SO2 (g) + frac12 O2 (g)
Moles
Iniciales 7280 - -
Reaccionan -1x +1x +12x
En el equilibrio 09 ndash x +x +12x
Molaridad En el equilibrio
09 minus 119909
25
119909
25
12119909
25
nTotal = 09 ndashx +x +12 x
nTotal = 09 +12 x
Kc = 119930119926
120784 119926
120784120783120784
[119930119926120785]
P Total V = n Total RT
18 25 = (09+12x)0082(200+273) x= 052 mol
(sustituyendo)
0152 0208 0104
31
Kc = 119930119926120784 119926120784
120783120784
119930119926120785
= 120782120784120782120790 120782120783120782120786 120783
120784
120782120783120787120784 = 044
Ejercicio 6 En un reactor de 25 litros se introducen 72 gramos de SO3 Cuando se alcanza el equilibrio SO3 (g) harr SO2 (g) + frac12 O2 (g)
y a 200 ordmC se observa que la presioacuten total del recipiente es de 18
atm Calcula Kc y Kp para el equilibrio anterior a 200 ordmC
Kp = Kc (RT) Δn Δn = suma de moles gaseosos producto ndash suma de moles gaseosos reactivo
Kp = Kc (RT) Δn Δn = 1 + frac12 - 1 = 12
Kp = 044 (0082 473) frac12 = 27
Las constantes de equilibrio son Kc igual a 044 y Kp igual a 27
32
Ejemplo En un matraz de 5 litros se introducen 2 moles de PCl5(g) y 1 mol de de
PCl3(g) y se establece el siguiente equilibrio
PCl5(g) harr PCl3(g) + Cl2(g)
Sabiendo que Kc (250 ordmC) = 0042
a) iquestcuaacuteles son las concentraciones de cada sustancia en el equilibrio
b) iquestcuaacutel es el grado de disociacioacuten
Sustancias PCl5(g) harr PCl3(g) + Cl2(g)
Moles
Iniciales 2 1 -
Reaccionan - x +1x +1x
En el equilibrio 2 ndash x 1+ x x
Molaridad En el equilibrio
2 minus 119909
5
1 + 119909
5
119909
5
Kc = 119927119914119949
120785 119914119949
120784
[119927119914119949120787]
33
a) Kc = 119927119914119949
120785 119914119949
120784
[119927119914119949120787]
=
120783+119961 119961
120784120787
[120784minus119961120787] = 0042
[PCl5] = (2 ndash x)5 = 0344 molL
[PCl3] = (1 + x)5 = 0256 molL
[Cl2] = x5 = 0056 mol
119835) 120630 = 119961
120784 =
120782120784120790
120784 = 014 14
Ejemplo En un matraz de 5 litros se introducen 2 moles de PCl5(g) y 1 mol de de
PCl3(g) y se establece el siguiente equilibrio
PCl5(g) harr PCl3(g) + Cl2(g)
Sabiendo que Kc (250 ordmC) = 0042
a) iquestcuaacuteles son las concentraciones de cada sustancia en el equilibrio
b) iquestcuaacutel es el grado de disociacioacuten
x = 028 mol
34
35
Ejemplo 22 En un recipiente cerrado y vaciacuteo de 5 litros se introducen 508 g de iodo
Se eleva la temperatura a 900oC y se alcanza el equilibrio
l2(g) harr 2 l (g)
El valor de Kc para este equilibrio es de 52 x 10-4 Calcula
a) El valor de Kp para el equilibrio a esa temperatura
b) Cuaacutel es el grado de disociacioacuten del iodo
c) La presioacuten parcial del iodo sin disociar
a) Calcular Kp
Kp = Kc (RT) Δn Δn = suma de moles gaseosos producto ndash suma de moles gaseosos reactivo
Kp = Kc (RT) Δn Δn = 2 - 1 = 1
Kp = 000052 (0082 1173) 1 = 005
36
Sustancias l2(g) harr 2 l(g)
Moles
Iniciales 002 -
Reaccionan - x +2x
En el equilibrio 002 ndash x 2x
Molaridad En el equilibrio 002 minus 119909
5
2 119909
5
120787 120782120790
120784120787120786 Mol I2 = = 002 mol de I2
b) Calcular los moles iniciales
37
c) PIodo V = nIodoRT
PIodo 5 = (002 - X)0082(900+273) = 0321 atm
Kc = 119920 120784
[119920120784] =
120784119961 120784
120784120787
[120782120782120784minus119961120787] =
120784120782119935120784
120784120787 (120782120782120784 minus119935) = 000052
120630 = 119961
120782120782120784 =
120782120782120782120785120785
120782120782120784 = 0164 164
X = 00033 mol
a) Qc = 119930119926120785 119925119926
119930119926120784 119925119926120784 =08 2
04 2 = 4 (El volumen del numerador y el denominador se simplifican)
Como Qc gt Kc el sistema no se encuentra en equilibrio y la reaccioacuten se desplazaraacute hacia la izquierda
Ejemplo 33 La constante de equilibrio Kc para la reaccioacuten
SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3 (g) + NO (g)
Es igual a 3 a una temperatura determinada
a) Justifica por queacute no estaacute en equilibrio a la misma temperatura una
mezcla formada por 04 mol de SO2 04 mol de NO2 08 mol de SO3 y 08
molde NO (en un recipiente de un litro)
b) Determina la cantidad que habraacute de cada especie en el momento de
alcanzar el equilibrio
38
Sustancias SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3 (g) + NO (g)
Moles
Iniciales 04 04 08 08
Reaccionan +x +x -x -x
En el equilibrio 04 + x 04+x 08 - x 08 - x
Molaridad En el equilibrio
04 + 119909
1
04 + 119909
1
08 minus 119909
1
08 minus 119909
1
Ejemplo 33 La constante de equilibrio Kc para la reaccioacuten
SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3 (g) + NO (g)
Es igual a 3 a una temperatura determinada
a) Determina la cantidad que habraacute de cada especie en el momento de
alcanzar el equilibrio
a) Kc = 119930119926
120785 119925119926
119930119926120784 119925119926
120784 =08 minus119909 2
04+119909 2 = 4 (El volumen del numerador y el denominador se simplifican)
39
Kc = 119930119926
120785 119925119926
119930119926120784 119925119926
120784 =08 minus119909 2
04+119909 2 = 4
120782120790 minus119961 120784
120782120786+119961 120784 = 4 Resolviendo se obtiene que
x= 004 moles
Equil SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3(g) + NO (g)
Mol eq 04+004 04+004 08ndash004 08ndash004
n (SO3 ) = n (NO) = 076 mol n (SO2 ) = n (NO2) = 044 mol
Ejemplo 33 La constante de equilibrio Kc para la reaccioacuten SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3 (g) + NO (g)
Es igual a 3 a una temperatura determinada
a) Determina la cantidad que habraacute de cada especie en el momento de
alcanzar el equilibrio
40
Ejemplo El proceso de obtencioacuten industrial del amoniaco es
un ejemplo de coacutemo se puede manejar las condiciones de
una reaccioacuten para obtener el maacuteximo rendimiento N2 (g) + 3 H2 (g) rarr 2 NH3 (g) ΔH = -922 kJ
Se trata de un proceso exoteacutermico Trabajar a bajas temperaturas desplaza
el equilibrio hacia la formacioacuten del producto Pero si la temperatura es muy
baja el proceso se vuelve demasiado lento y deja de ser rentable Una
temperatura de 400 ordmC optimiza el efecto de la composicioacuten del equilibrio y de
la velocidad del proceso
Las presiones altas favorecen la formacioacuten de producto ya que desplazan el
equilibrio en el sentido en que se reduzca el nuacutemero de partiacuteculas
El coste de ambos reactivos es similar y por eso se trabaja en proporciones
estequiomeacutetricas Si uno de los reactivos fuese considerablemente maacutes caro
que el otro se trabajariacutea con un exceso del maacutes barato lo que desplazariacutea el
proceso hacia la formacioacuten de maacutes producto
Un catalizador aumenta la velocidad de la reaccioacuten con lo cual se
incrementa tambieacuten la rentabilidad econoacutemica del proceso
41
EQUILIBRIO DE MOLEacuteCULAS (H2 + I2 harr 2 HI)
Equilibrio
quiacutemico
Concentr
acio
nes (
moll)
Tiempo (s)
[HI]
[I2]
[H2]
42
m
B
n
A
y
D
x
C
mn
yx
PP
PP
BA
D
p
c
K
CK
KC Y KP
n A + mB harr xC + yD
En teacuterminos de la concentracioacuten
En teacuterminos de la presioacuten parcial
Por tanto Kc y Kp no son iguales
8
En el equilibrio
homogeacuteneo todos los
componentes estaacuten
en una misma fase
2
2
3
2
2
42
1
1
1
1
K
2
22
3
2
)(2)()(3
2p2
2
42
)(42)(2
CO
CO
BaCO
BaOCO
p
c
gss
NO
ON
c
gg
PP
P
PPK
COCO
BaCO
BaOCOK
COBaOBaCO
P
P
NO
ONK
ONNO
EQUILIBRIOS HOMOGEacuteNEOS Y
HETEROGEacuteNEOS
En el equilibrio
Heterogeacuteneo los
componentes estaacuten
en maacutes de una fase
9
El cociente de reaccioacuten K o Q Es la relacioacuten existente entre las concentraciones de los productos y las reactivos elevadas ambas a sus respectivos coeficientes estequiomeacutetricos
EVOLUCIOacuteN HACIA EL EQUILIBRIO
equilibrio del buacutesqueda
laen derecha a izquierda de produciraacute sereaccioacuten la KK si
equilibrio elbuscar
para izquierda a derecha de raacuteevolucionareaccioacuten la KK si
equilibrioen estaacute sistema el
exprecion laen ionesconcentrac
las
c
c
c
mn
yx
c
KK si
BA
DCK
K equilibrio de constante la devalor el y
reaccioacuten adeterminad una para ionesconcentrac las conocemos si
yD xC mB nA
osreemplazam
10
Q versus K
Q = 0
Condiciones iniciales
Solo
reactivos A la
izquierda
del
equilibrio
equilibrio A la
derecha del
equilibrio
Solo
productos
Q lt K Q = K Q gt K Q =
PROBLEMA 4 11
Es caracteriacutestica de cada equilibrio depende de los
coeficientes estequiomeacutetricos de la ecuacioacuten
Variacutea con la temperatura
Es independiente de las cantidades iniciales de reactivos y
productos
Kcgtgt 1 La reaccioacuten estaacute desplazada hacia los productos
Kcltlt 1 La reaccioacuten estaacute desplazada hacia los reactivos
CARACTERIacuteSTICAS DE LA
CONSTANTE DE EQUILIBRIO
12
H2(g) + I2(g) harr 2HI(g) Kc = 50
12H2(g) + 12 I2(g) harr HI(g) Krsquoc = (Kc)12
2HI(g) harr H2(g) + I2(g) Kcrsquorsquo = (Kc)
-1
RELACIOacuteN ENTRE K Y LA ECUACIOacuteN
AJUSTADA
13
EQUILIBRIOS EN VARIAS ETAPAS
Hay procesos que pueden tener lugar de forma
encadenada si se dan las circunstancias idoacuteneas
A N2 (g) + O2 (g) harr 2 NO (g) KA = 43 10 -25
B 2 NO(g) + O2 (g) harr 2 NO2 (g) KB = 64 10 9
A+B N2 (g) + 2O2 (g) harr 2 NO2 (g)
KA =119821119822 120784
119821120784[119822120784]
KB =119821119822
120784120784
119821119822 120784[119822120784]
KA+B =119821119822
120784120784
119821120784 119822
120784120784 =
119821119822 120784
119821120784[119822120784]
119821119822
120784120784
119925119926 120784[119822120784] = KA KB
14
n
cp
n
cp
cp
n
cp
)mn()yx(
cmmnn
yyxx
m
B
n
A
y
D
x
Cp
i
m
B
n
A
y
D
x
Cpmn
yx
c
)RT(KK0n si
)RT(KK0n si
KK0n si
)RT(KK
)RT(K)RT(]B[)RT(A
)RT(D)RT(C
PP
PP K
RT]c[RTV
nP donde de nRTPV
PP
PP K
BA
DCK
yD xC mB nA
RELACIOacuteN ENTRE KC Y KP
15
Se trata de determinar la composicioacuten de un sistema en el estado de equilibrio para ello
conocemos la composicioacuten inicial lo que reacciona y la composicioacuten en el equilibrio
Hay dos planteamientos tiacutepicos
El caacutelculo de la constante de equilibrio conociendo la proporcioacuten de sustancia que reacciona
Teniendo las cantidades de todas las sustancias que intervienen en un proceso determinar el
modo en que va a evolucionar el sistema y la composicioacuten del estado de equilibrio
EQUILIBRIOS HOMOGEacuteNEOS
ESTUDIO CUANTITATIVO
Sustancias 2 AB A2 + B2
Moles
Iniciales ni - -
Reaccionan -2x +x +x
En el
equilibrio ni ndash 2x +x +x
Molaridad En el
equilibrio
ni ndash 2x
V
+x
V
+x
V
nTotal
Problema 1 Problema 2 16
EQUILIBRIOS HOMOGEacuteNEOS
ESTUDIO CUANTITATIVO
El grado de disociacioacuten α de
una sustancia es la razoacuten entre
la variacioacuten que experimenta el
nuacutemero de moles de la
sustancia y el nuacutemero de
moles iniciales
α = 119950119952119949 119955119942119938119940119940119946119952119951119938119951
119950119952119949 119946119951119946119940119946119938119949
Se suele expresar en tanto por
ciento
0 lt α lt 1
Para el caacutelculo de Kp
P Total V = n Total RT
P Total = Pi
Presioacuten parcial (Pi)
Pi V = ni RT
Pi = Xi P Total
Problema 3 17 Problema 4
ALTERACIOacuteN DEL ESTADO DE
EQUILIBRIO
Si un sistema se encuentra
en equilibrio (Q = Kc )y se
produce una alteracioacuten en
el sistema
Variacutea la temperatura
Variacutea la presioacuten o el
volumen del recipiente
Se antildeade o retira alguacuten
producto o reactivo del
sistema
El sistema dejaraacute de
estar en ese estado y
evolucionaraacute en un
sentido u otro hasta
alcanzar un nuevo estado
de equilibrio En el
nuevo estado la
composicioacuten es diferente
18
La constante de equilibrio depende de la temperatura
CAMBIO DE LA TEMPERATURA
Al calentar el
sistema
disminuiraacute la
cantidad de
producto
En los procesos exoteacutermicos la Ke
disminuye al aumentar la
temperatura
Al calentar el
sistema
aumentaraacute la
cantidad de
producto
En los procesos endoteacutermicos la Ke
aumenta al aumentar la temperatura
19
Si ΔHordm gt 0 (endoteacutermica) Tuarr se desplazaraacute
a la derecha (productos)
Si ΔHordm lt 0 (exoteacutermica) Tuarr se desplazaraacute
a la izquierda (reactivos)
Un sistema en equilibrio se puede analizar como dos procesos que
se producen de forma reversible endoteacutermico en un sentido y
exoteacutermico en el contrario Al aumentar la temperatura de un
sistema en equilibrio este se desplazaraacute en el sentido del proceso
endoteacutermico
CAMBIO DE LA TEMPERATURA
20
La presioacuten que ejercen los gases es debida al choque de sus partiacuteculas contra las paredes del recipiente en iguales condiciones de temperatura cuanto mayor sea el nuacutemero de partiacuteculas mayor seraacute la presioacuten del sistema
Si se aumenta la presioacuten en un sistema que estaacute en equilibrio este evolucionaraacute en el sentido en que disminuya el nuacutemero de partiacuteculas gaseosas Si disminuye la presioacuten el sistema evolucionaraacute en el sentido en que aumente el nuacutemero de partiacuteculas gaseosas
Si disminuye el volumen del sistema este evolucionaraacute en el sentido en que disminuya el nuacutemero de partiacuteculas en estado gaseosos y viceversa
CAMBIO EN LA PRESIOacuteN O EN EL
VOLUMEN
21
Si en el equilibrio no hay variacioacuten del nuacutemero de moles gaseosos ∆n = 0 el equilibrio no se ve afectado por los cambios de presioacuten Los cambios de presioacuten no afectan a soacutelidos o liacutequidos ya que son praacutecticamente incompresibles esteacuten presentes en sistemas homogeacuteneos o en los sistemas heterogeacuteneos Los cambios que se producen en la presioacuten interna no afectan el equilibrio
CAMBIO EN LA PRESIOacuteN O EN EL
VOLUMEN
22
Cuando a un sistema en equilibrio experimenta un cambio en la concentracioacuten de alguna de las sustancias que lo integran evoluciona oponieacutendose a la causa que provocoacute esa alteracioacuten
Si agrego productos Q gt Kc ⟶ se desplazaraacute a la
izquierda
Si agrego reactivos Q lt Kc ⟶ se desplazaraacute a la
derecha
[reac]
[prod]
[reac]
[prod]K
eq
eq
c Q
CAMBIO EN LA CONCENTRACIOacuteN DE
ALGUNA DE LAS SUSTANCIAS
23
Los catalizadores influyen en la velocidad de
reaccioacuten
Si se agrega un catalizador a un sistema en
equilibrio este puede modificar la velocidad
directa e inversa pero no modifica la posicioacuten del
equilibrio (no modifica los valores de las
funciones termodinaacutemicas) ni tampoco la
constante de equilibrio
INFLUENCIA DE LOS CATALIZADORES
EN EL ESTADO DE EQUILIBRIO
24
ADICIOacuteN DE UN GAS INERTE (a T y V ctes)
No altera el equilibrio Vn
Vn
[reac]
[prod]
reac
prod
ADICIOacuteN DE UN REACTIVOPRODUCTO
SOacuteLIDO O LIacuteQUIDO
No altera el equilibrio
25
ldquoCuando un sistema en equilibrio
experimenta una transformacioacuten
dicho sistema evoluciona para
alcanzar un nuevo equilibrio en el
sentido en que se oponga a la
transformacioacutenrdquo
Henri Louis Le Chacirctelier
(1850-1936)
ENUNCIADO DEL PRINCIPIO DE LE
CHATELIER
26
tiempo
KC asymp 100
conce
ntr
aci
oacuten
tiempo
KC gt 105
conce
ntr
aci
oacuten
KC lt 10-2
conce
ntr
aci
oacuten
tiempo
SIGNIFICADO DEL VALOR DE KC
27
a)
b)
c)
d)
2
2
2 4
[ ]
[ ]c
NOK
N O
2
2
2
[ ]
[ ] [ ]c
NOClK
NO Cl
2[ ]cK CO
2 2[ ] [ ]cK CO H O
Ejemplo Escribir las expresiones de Kc para los siguientes
equilibrios quiacutemicos
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)
28
Ejercicio 19 En un recipiente de 5 litros se introducen 1 mol de dioacutexido
de azufre y 1 mol de oxiacutegeno gaseoso y se calienta a 1000 ordmC
establecieacutendose el siguiente equilibrio
2 SO2 (g) + O2 (g) harr 2 SO3 (g)
Una vez alcanzado el equilibrio se encuentran 015 moles de dioacutexido de
azufre Se pide
a) Composicioacuten de la mezcla en el equilibrio
b) El valor de Kc y Kp
Sustancias 2 SO2 (g) + O2 (g) harr 2 SO3 (g)
Moles
Iniciales 1 1 -
Reaccionan -2x -1x +2x
En el equilibrio 1 ndash 2x 1 - x +2x
Molaridad En el equilibrio
1 minus 2119909
5
1 minus 119909
5
2119909
5
Kc = 119930119926
120785 120784
119930119926120784120784 119926
120784
n so2 = 015 = 1-2x
X = 0425 mol
a) nSO2 =1 ndash 2x = 1 ndash 20425 = 015 mol
nO2 = 1 ndash x = 1 ndash 0425 = 0575 mol
n SO3 = 2x= 2 0425 = 085 mol
29
Ejercicio 19 En un recipiente de 5 litros se introducen 1 mol de dioacutexido
de azufre y 1 mol de oxiacutegeno gaseoso y se calienta a 1000 ordmC
establecieacutendose el siguiente equilibrio
2 SO2 (g) + O2 (g) harr 2 SO3 (g)
Una vez alcanzado el equilibrio se encuentran 015 moles de dioacutexido de
azufre Se pide
b) El valor de Kc y Kp
Kp = Kc (RT) Δn Δn = suma de moles gaseosos producto ndash suma de moles gaseosos reactivo
Kp = Kc (RT) Δn Δn = 2 ndash (2+1) = -1
Kp = 2792 (0082 1273) -1 = 267
Las constantes de equilibrio son Kc igual a 2792 y Kp igual a 267
Kc = 1198781198743
2
11987811987422 1198742
= 0855 2
015
52(05755)
= 2792
30
Ejercicio 6 En un reactor de 25 litros se introducen 72 gramos de SO3 Cuando se alcanza el equilibrio SO3 (g) harr SO2 (g) + frac12 O2 (g)
y a 200 ordmC se observa que la presioacuten total del recipiente es de 18
atm Calcula Kc y Kp para el equilibrio anterior a 200 ordmC
Sustancias SO3 (g) harr SO2 (g) + frac12 O2 (g)
Moles
Iniciales 7280 - -
Reaccionan -1x +1x +12x
En el equilibrio 09 ndash x +x +12x
Molaridad En el equilibrio
09 minus 119909
25
119909
25
12119909
25
nTotal = 09 ndashx +x +12 x
nTotal = 09 +12 x
Kc = 119930119926
120784 119926
120784120783120784
[119930119926120785]
P Total V = n Total RT
18 25 = (09+12x)0082(200+273) x= 052 mol
(sustituyendo)
0152 0208 0104
31
Kc = 119930119926120784 119926120784
120783120784
119930119926120785
= 120782120784120782120790 120782120783120782120786 120783
120784
120782120783120787120784 = 044
Ejercicio 6 En un reactor de 25 litros se introducen 72 gramos de SO3 Cuando se alcanza el equilibrio SO3 (g) harr SO2 (g) + frac12 O2 (g)
y a 200 ordmC se observa que la presioacuten total del recipiente es de 18
atm Calcula Kc y Kp para el equilibrio anterior a 200 ordmC
Kp = Kc (RT) Δn Δn = suma de moles gaseosos producto ndash suma de moles gaseosos reactivo
Kp = Kc (RT) Δn Δn = 1 + frac12 - 1 = 12
Kp = 044 (0082 473) frac12 = 27
Las constantes de equilibrio son Kc igual a 044 y Kp igual a 27
32
Ejemplo En un matraz de 5 litros se introducen 2 moles de PCl5(g) y 1 mol de de
PCl3(g) y se establece el siguiente equilibrio
PCl5(g) harr PCl3(g) + Cl2(g)
Sabiendo que Kc (250 ordmC) = 0042
a) iquestcuaacuteles son las concentraciones de cada sustancia en el equilibrio
b) iquestcuaacutel es el grado de disociacioacuten
Sustancias PCl5(g) harr PCl3(g) + Cl2(g)
Moles
Iniciales 2 1 -
Reaccionan - x +1x +1x
En el equilibrio 2 ndash x 1+ x x
Molaridad En el equilibrio
2 minus 119909
5
1 + 119909
5
119909
5
Kc = 119927119914119949
120785 119914119949
120784
[119927119914119949120787]
33
a) Kc = 119927119914119949
120785 119914119949
120784
[119927119914119949120787]
=
120783+119961 119961
120784120787
[120784minus119961120787] = 0042
[PCl5] = (2 ndash x)5 = 0344 molL
[PCl3] = (1 + x)5 = 0256 molL
[Cl2] = x5 = 0056 mol
119835) 120630 = 119961
120784 =
120782120784120790
120784 = 014 14
Ejemplo En un matraz de 5 litros se introducen 2 moles de PCl5(g) y 1 mol de de
PCl3(g) y se establece el siguiente equilibrio
PCl5(g) harr PCl3(g) + Cl2(g)
Sabiendo que Kc (250 ordmC) = 0042
a) iquestcuaacuteles son las concentraciones de cada sustancia en el equilibrio
b) iquestcuaacutel es el grado de disociacioacuten
x = 028 mol
34
35
Ejemplo 22 En un recipiente cerrado y vaciacuteo de 5 litros se introducen 508 g de iodo
Se eleva la temperatura a 900oC y se alcanza el equilibrio
l2(g) harr 2 l (g)
El valor de Kc para este equilibrio es de 52 x 10-4 Calcula
a) El valor de Kp para el equilibrio a esa temperatura
b) Cuaacutel es el grado de disociacioacuten del iodo
c) La presioacuten parcial del iodo sin disociar
a) Calcular Kp
Kp = Kc (RT) Δn Δn = suma de moles gaseosos producto ndash suma de moles gaseosos reactivo
Kp = Kc (RT) Δn Δn = 2 - 1 = 1
Kp = 000052 (0082 1173) 1 = 005
36
Sustancias l2(g) harr 2 l(g)
Moles
Iniciales 002 -
Reaccionan - x +2x
En el equilibrio 002 ndash x 2x
Molaridad En el equilibrio 002 minus 119909
5
2 119909
5
120787 120782120790
120784120787120786 Mol I2 = = 002 mol de I2
b) Calcular los moles iniciales
37
c) PIodo V = nIodoRT
PIodo 5 = (002 - X)0082(900+273) = 0321 atm
Kc = 119920 120784
[119920120784] =
120784119961 120784
120784120787
[120782120782120784minus119961120787] =
120784120782119935120784
120784120787 (120782120782120784 minus119935) = 000052
120630 = 119961
120782120782120784 =
120782120782120782120785120785
120782120782120784 = 0164 164
X = 00033 mol
a) Qc = 119930119926120785 119925119926
119930119926120784 119925119926120784 =08 2
04 2 = 4 (El volumen del numerador y el denominador se simplifican)
Como Qc gt Kc el sistema no se encuentra en equilibrio y la reaccioacuten se desplazaraacute hacia la izquierda
Ejemplo 33 La constante de equilibrio Kc para la reaccioacuten
SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3 (g) + NO (g)
Es igual a 3 a una temperatura determinada
a) Justifica por queacute no estaacute en equilibrio a la misma temperatura una
mezcla formada por 04 mol de SO2 04 mol de NO2 08 mol de SO3 y 08
molde NO (en un recipiente de un litro)
b) Determina la cantidad que habraacute de cada especie en el momento de
alcanzar el equilibrio
38
Sustancias SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3 (g) + NO (g)
Moles
Iniciales 04 04 08 08
Reaccionan +x +x -x -x
En el equilibrio 04 + x 04+x 08 - x 08 - x
Molaridad En el equilibrio
04 + 119909
1
04 + 119909
1
08 minus 119909
1
08 minus 119909
1
Ejemplo 33 La constante de equilibrio Kc para la reaccioacuten
SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3 (g) + NO (g)
Es igual a 3 a una temperatura determinada
a) Determina la cantidad que habraacute de cada especie en el momento de
alcanzar el equilibrio
a) Kc = 119930119926
120785 119925119926
119930119926120784 119925119926
120784 =08 minus119909 2
04+119909 2 = 4 (El volumen del numerador y el denominador se simplifican)
39
Kc = 119930119926
120785 119925119926
119930119926120784 119925119926
120784 =08 minus119909 2
04+119909 2 = 4
120782120790 minus119961 120784
120782120786+119961 120784 = 4 Resolviendo se obtiene que
x= 004 moles
Equil SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3(g) + NO (g)
Mol eq 04+004 04+004 08ndash004 08ndash004
n (SO3 ) = n (NO) = 076 mol n (SO2 ) = n (NO2) = 044 mol
Ejemplo 33 La constante de equilibrio Kc para la reaccioacuten SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3 (g) + NO (g)
Es igual a 3 a una temperatura determinada
a) Determina la cantidad que habraacute de cada especie en el momento de
alcanzar el equilibrio
40
Ejemplo El proceso de obtencioacuten industrial del amoniaco es
un ejemplo de coacutemo se puede manejar las condiciones de
una reaccioacuten para obtener el maacuteximo rendimiento N2 (g) + 3 H2 (g) rarr 2 NH3 (g) ΔH = -922 kJ
Se trata de un proceso exoteacutermico Trabajar a bajas temperaturas desplaza
el equilibrio hacia la formacioacuten del producto Pero si la temperatura es muy
baja el proceso se vuelve demasiado lento y deja de ser rentable Una
temperatura de 400 ordmC optimiza el efecto de la composicioacuten del equilibrio y de
la velocidad del proceso
Las presiones altas favorecen la formacioacuten de producto ya que desplazan el
equilibrio en el sentido en que se reduzca el nuacutemero de partiacuteculas
El coste de ambos reactivos es similar y por eso se trabaja en proporciones
estequiomeacutetricas Si uno de los reactivos fuese considerablemente maacutes caro
que el otro se trabajariacutea con un exceso del maacutes barato lo que desplazariacutea el
proceso hacia la formacioacuten de maacutes producto
Un catalizador aumenta la velocidad de la reaccioacuten con lo cual se
incrementa tambieacuten la rentabilidad econoacutemica del proceso
41
EQUILIBRIO DE MOLEacuteCULAS (H2 + I2 harr 2 HI)
Equilibrio
quiacutemico
Concentr
acio
nes (
moll)
Tiempo (s)
[HI]
[I2]
[H2]
42
En el equilibrio
homogeacuteneo todos los
componentes estaacuten
en una misma fase
2
2
3
2
2
42
1
1
1
1
K
2
22
3
2
)(2)()(3
2p2
2
42
)(42)(2
CO
CO
BaCO
BaOCO
p
c
gss
NO
ON
c
gg
PP
P
PPK
COCO
BaCO
BaOCOK
COBaOBaCO
P
P
NO
ONK
ONNO
EQUILIBRIOS HOMOGEacuteNEOS Y
HETEROGEacuteNEOS
En el equilibrio
Heterogeacuteneo los
componentes estaacuten
en maacutes de una fase
9
El cociente de reaccioacuten K o Q Es la relacioacuten existente entre las concentraciones de los productos y las reactivos elevadas ambas a sus respectivos coeficientes estequiomeacutetricos
EVOLUCIOacuteN HACIA EL EQUILIBRIO
equilibrio del buacutesqueda
laen derecha a izquierda de produciraacute sereaccioacuten la KK si
equilibrio elbuscar
para izquierda a derecha de raacuteevolucionareaccioacuten la KK si
equilibrioen estaacute sistema el
exprecion laen ionesconcentrac
las
c
c
c
mn
yx
c
KK si
BA
DCK
K equilibrio de constante la devalor el y
reaccioacuten adeterminad una para ionesconcentrac las conocemos si
yD xC mB nA
osreemplazam
10
Q versus K
Q = 0
Condiciones iniciales
Solo
reactivos A la
izquierda
del
equilibrio
equilibrio A la
derecha del
equilibrio
Solo
productos
Q lt K Q = K Q gt K Q =
PROBLEMA 4 11
Es caracteriacutestica de cada equilibrio depende de los
coeficientes estequiomeacutetricos de la ecuacioacuten
Variacutea con la temperatura
Es independiente de las cantidades iniciales de reactivos y
productos
Kcgtgt 1 La reaccioacuten estaacute desplazada hacia los productos
Kcltlt 1 La reaccioacuten estaacute desplazada hacia los reactivos
CARACTERIacuteSTICAS DE LA
CONSTANTE DE EQUILIBRIO
12
H2(g) + I2(g) harr 2HI(g) Kc = 50
12H2(g) + 12 I2(g) harr HI(g) Krsquoc = (Kc)12
2HI(g) harr H2(g) + I2(g) Kcrsquorsquo = (Kc)
-1
RELACIOacuteN ENTRE K Y LA ECUACIOacuteN
AJUSTADA
13
EQUILIBRIOS EN VARIAS ETAPAS
Hay procesos que pueden tener lugar de forma
encadenada si se dan las circunstancias idoacuteneas
A N2 (g) + O2 (g) harr 2 NO (g) KA = 43 10 -25
B 2 NO(g) + O2 (g) harr 2 NO2 (g) KB = 64 10 9
A+B N2 (g) + 2O2 (g) harr 2 NO2 (g)
KA =119821119822 120784
119821120784[119822120784]
KB =119821119822
120784120784
119821119822 120784[119822120784]
KA+B =119821119822
120784120784
119821120784 119822
120784120784 =
119821119822 120784
119821120784[119822120784]
119821119822
120784120784
119925119926 120784[119822120784] = KA KB
14
n
cp
n
cp
cp
n
cp
)mn()yx(
cmmnn
yyxx
m
B
n
A
y
D
x
Cp
i
m
B
n
A
y
D
x
Cpmn
yx
c
)RT(KK0n si
)RT(KK0n si
KK0n si
)RT(KK
)RT(K)RT(]B[)RT(A
)RT(D)RT(C
PP
PP K
RT]c[RTV
nP donde de nRTPV
PP
PP K
BA
DCK
yD xC mB nA
RELACIOacuteN ENTRE KC Y KP
15
Se trata de determinar la composicioacuten de un sistema en el estado de equilibrio para ello
conocemos la composicioacuten inicial lo que reacciona y la composicioacuten en el equilibrio
Hay dos planteamientos tiacutepicos
El caacutelculo de la constante de equilibrio conociendo la proporcioacuten de sustancia que reacciona
Teniendo las cantidades de todas las sustancias que intervienen en un proceso determinar el
modo en que va a evolucionar el sistema y la composicioacuten del estado de equilibrio
EQUILIBRIOS HOMOGEacuteNEOS
ESTUDIO CUANTITATIVO
Sustancias 2 AB A2 + B2
Moles
Iniciales ni - -
Reaccionan -2x +x +x
En el
equilibrio ni ndash 2x +x +x
Molaridad En el
equilibrio
ni ndash 2x
V
+x
V
+x
V
nTotal
Problema 1 Problema 2 16
EQUILIBRIOS HOMOGEacuteNEOS
ESTUDIO CUANTITATIVO
El grado de disociacioacuten α de
una sustancia es la razoacuten entre
la variacioacuten que experimenta el
nuacutemero de moles de la
sustancia y el nuacutemero de
moles iniciales
α = 119950119952119949 119955119942119938119940119940119946119952119951119938119951
119950119952119949 119946119951119946119940119946119938119949
Se suele expresar en tanto por
ciento
0 lt α lt 1
Para el caacutelculo de Kp
P Total V = n Total RT
P Total = Pi
Presioacuten parcial (Pi)
Pi V = ni RT
Pi = Xi P Total
Problema 3 17 Problema 4
ALTERACIOacuteN DEL ESTADO DE
EQUILIBRIO
Si un sistema se encuentra
en equilibrio (Q = Kc )y se
produce una alteracioacuten en
el sistema
Variacutea la temperatura
Variacutea la presioacuten o el
volumen del recipiente
Se antildeade o retira alguacuten
producto o reactivo del
sistema
El sistema dejaraacute de
estar en ese estado y
evolucionaraacute en un
sentido u otro hasta
alcanzar un nuevo estado
de equilibrio En el
nuevo estado la
composicioacuten es diferente
18
La constante de equilibrio depende de la temperatura
CAMBIO DE LA TEMPERATURA
Al calentar el
sistema
disminuiraacute la
cantidad de
producto
En los procesos exoteacutermicos la Ke
disminuye al aumentar la
temperatura
Al calentar el
sistema
aumentaraacute la
cantidad de
producto
En los procesos endoteacutermicos la Ke
aumenta al aumentar la temperatura
19
Si ΔHordm gt 0 (endoteacutermica) Tuarr se desplazaraacute
a la derecha (productos)
Si ΔHordm lt 0 (exoteacutermica) Tuarr se desplazaraacute
a la izquierda (reactivos)
Un sistema en equilibrio se puede analizar como dos procesos que
se producen de forma reversible endoteacutermico en un sentido y
exoteacutermico en el contrario Al aumentar la temperatura de un
sistema en equilibrio este se desplazaraacute en el sentido del proceso
endoteacutermico
CAMBIO DE LA TEMPERATURA
20
La presioacuten que ejercen los gases es debida al choque de sus partiacuteculas contra las paredes del recipiente en iguales condiciones de temperatura cuanto mayor sea el nuacutemero de partiacuteculas mayor seraacute la presioacuten del sistema
Si se aumenta la presioacuten en un sistema que estaacute en equilibrio este evolucionaraacute en el sentido en que disminuya el nuacutemero de partiacuteculas gaseosas Si disminuye la presioacuten el sistema evolucionaraacute en el sentido en que aumente el nuacutemero de partiacuteculas gaseosas
Si disminuye el volumen del sistema este evolucionaraacute en el sentido en que disminuya el nuacutemero de partiacuteculas en estado gaseosos y viceversa
CAMBIO EN LA PRESIOacuteN O EN EL
VOLUMEN
21
Si en el equilibrio no hay variacioacuten del nuacutemero de moles gaseosos ∆n = 0 el equilibrio no se ve afectado por los cambios de presioacuten Los cambios de presioacuten no afectan a soacutelidos o liacutequidos ya que son praacutecticamente incompresibles esteacuten presentes en sistemas homogeacuteneos o en los sistemas heterogeacuteneos Los cambios que se producen en la presioacuten interna no afectan el equilibrio
CAMBIO EN LA PRESIOacuteN O EN EL
VOLUMEN
22
Cuando a un sistema en equilibrio experimenta un cambio en la concentracioacuten de alguna de las sustancias que lo integran evoluciona oponieacutendose a la causa que provocoacute esa alteracioacuten
Si agrego productos Q gt Kc ⟶ se desplazaraacute a la
izquierda
Si agrego reactivos Q lt Kc ⟶ se desplazaraacute a la
derecha
[reac]
[prod]
[reac]
[prod]K
eq
eq
c Q
CAMBIO EN LA CONCENTRACIOacuteN DE
ALGUNA DE LAS SUSTANCIAS
23
Los catalizadores influyen en la velocidad de
reaccioacuten
Si se agrega un catalizador a un sistema en
equilibrio este puede modificar la velocidad
directa e inversa pero no modifica la posicioacuten del
equilibrio (no modifica los valores de las
funciones termodinaacutemicas) ni tampoco la
constante de equilibrio
INFLUENCIA DE LOS CATALIZADORES
EN EL ESTADO DE EQUILIBRIO
24
ADICIOacuteN DE UN GAS INERTE (a T y V ctes)
No altera el equilibrio Vn
Vn
[reac]
[prod]
reac
prod
ADICIOacuteN DE UN REACTIVOPRODUCTO
SOacuteLIDO O LIacuteQUIDO
No altera el equilibrio
25
ldquoCuando un sistema en equilibrio
experimenta una transformacioacuten
dicho sistema evoluciona para
alcanzar un nuevo equilibrio en el
sentido en que se oponga a la
transformacioacutenrdquo
Henri Louis Le Chacirctelier
(1850-1936)
ENUNCIADO DEL PRINCIPIO DE LE
CHATELIER
26
tiempo
KC asymp 100
conce
ntr
aci
oacuten
tiempo
KC gt 105
conce
ntr
aci
oacuten
KC lt 10-2
conce
ntr
aci
oacuten
tiempo
SIGNIFICADO DEL VALOR DE KC
27
a)
b)
c)
d)
2
2
2 4
[ ]
[ ]c
NOK
N O
2
2
2
[ ]
[ ] [ ]c
NOClK
NO Cl
2[ ]cK CO
2 2[ ] [ ]cK CO H O
Ejemplo Escribir las expresiones de Kc para los siguientes
equilibrios quiacutemicos
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)
28
Ejercicio 19 En un recipiente de 5 litros se introducen 1 mol de dioacutexido
de azufre y 1 mol de oxiacutegeno gaseoso y se calienta a 1000 ordmC
establecieacutendose el siguiente equilibrio
2 SO2 (g) + O2 (g) harr 2 SO3 (g)
Una vez alcanzado el equilibrio se encuentran 015 moles de dioacutexido de
azufre Se pide
a) Composicioacuten de la mezcla en el equilibrio
b) El valor de Kc y Kp
Sustancias 2 SO2 (g) + O2 (g) harr 2 SO3 (g)
Moles
Iniciales 1 1 -
Reaccionan -2x -1x +2x
En el equilibrio 1 ndash 2x 1 - x +2x
Molaridad En el equilibrio
1 minus 2119909
5
1 minus 119909
5
2119909
5
Kc = 119930119926
120785 120784
119930119926120784120784 119926
120784
n so2 = 015 = 1-2x
X = 0425 mol
a) nSO2 =1 ndash 2x = 1 ndash 20425 = 015 mol
nO2 = 1 ndash x = 1 ndash 0425 = 0575 mol
n SO3 = 2x= 2 0425 = 085 mol
29
Ejercicio 19 En un recipiente de 5 litros se introducen 1 mol de dioacutexido
de azufre y 1 mol de oxiacutegeno gaseoso y se calienta a 1000 ordmC
establecieacutendose el siguiente equilibrio
2 SO2 (g) + O2 (g) harr 2 SO3 (g)
Una vez alcanzado el equilibrio se encuentran 015 moles de dioacutexido de
azufre Se pide
b) El valor de Kc y Kp
Kp = Kc (RT) Δn Δn = suma de moles gaseosos producto ndash suma de moles gaseosos reactivo
Kp = Kc (RT) Δn Δn = 2 ndash (2+1) = -1
Kp = 2792 (0082 1273) -1 = 267
Las constantes de equilibrio son Kc igual a 2792 y Kp igual a 267
Kc = 1198781198743
2
11987811987422 1198742
= 0855 2
015
52(05755)
= 2792
30
Ejercicio 6 En un reactor de 25 litros se introducen 72 gramos de SO3 Cuando se alcanza el equilibrio SO3 (g) harr SO2 (g) + frac12 O2 (g)
y a 200 ordmC se observa que la presioacuten total del recipiente es de 18
atm Calcula Kc y Kp para el equilibrio anterior a 200 ordmC
Sustancias SO3 (g) harr SO2 (g) + frac12 O2 (g)
Moles
Iniciales 7280 - -
Reaccionan -1x +1x +12x
En el equilibrio 09 ndash x +x +12x
Molaridad En el equilibrio
09 minus 119909
25
119909
25
12119909
25
nTotal = 09 ndashx +x +12 x
nTotal = 09 +12 x
Kc = 119930119926
120784 119926
120784120783120784
[119930119926120785]
P Total V = n Total RT
18 25 = (09+12x)0082(200+273) x= 052 mol
(sustituyendo)
0152 0208 0104
31
Kc = 119930119926120784 119926120784
120783120784
119930119926120785
= 120782120784120782120790 120782120783120782120786 120783
120784
120782120783120787120784 = 044
Ejercicio 6 En un reactor de 25 litros se introducen 72 gramos de SO3 Cuando se alcanza el equilibrio SO3 (g) harr SO2 (g) + frac12 O2 (g)
y a 200 ordmC se observa que la presioacuten total del recipiente es de 18
atm Calcula Kc y Kp para el equilibrio anterior a 200 ordmC
Kp = Kc (RT) Δn Δn = suma de moles gaseosos producto ndash suma de moles gaseosos reactivo
Kp = Kc (RT) Δn Δn = 1 + frac12 - 1 = 12
Kp = 044 (0082 473) frac12 = 27
Las constantes de equilibrio son Kc igual a 044 y Kp igual a 27
32
Ejemplo En un matraz de 5 litros se introducen 2 moles de PCl5(g) y 1 mol de de
PCl3(g) y se establece el siguiente equilibrio
PCl5(g) harr PCl3(g) + Cl2(g)
Sabiendo que Kc (250 ordmC) = 0042
a) iquestcuaacuteles son las concentraciones de cada sustancia en el equilibrio
b) iquestcuaacutel es el grado de disociacioacuten
Sustancias PCl5(g) harr PCl3(g) + Cl2(g)
Moles
Iniciales 2 1 -
Reaccionan - x +1x +1x
En el equilibrio 2 ndash x 1+ x x
Molaridad En el equilibrio
2 minus 119909
5
1 + 119909
5
119909
5
Kc = 119927119914119949
120785 119914119949
120784
[119927119914119949120787]
33
a) Kc = 119927119914119949
120785 119914119949
120784
[119927119914119949120787]
=
120783+119961 119961
120784120787
[120784minus119961120787] = 0042
[PCl5] = (2 ndash x)5 = 0344 molL
[PCl3] = (1 + x)5 = 0256 molL
[Cl2] = x5 = 0056 mol
119835) 120630 = 119961
120784 =
120782120784120790
120784 = 014 14
Ejemplo En un matraz de 5 litros se introducen 2 moles de PCl5(g) y 1 mol de de
PCl3(g) y se establece el siguiente equilibrio
PCl5(g) harr PCl3(g) + Cl2(g)
Sabiendo que Kc (250 ordmC) = 0042
a) iquestcuaacuteles son las concentraciones de cada sustancia en el equilibrio
b) iquestcuaacutel es el grado de disociacioacuten
x = 028 mol
34
35
Ejemplo 22 En un recipiente cerrado y vaciacuteo de 5 litros se introducen 508 g de iodo
Se eleva la temperatura a 900oC y se alcanza el equilibrio
l2(g) harr 2 l (g)
El valor de Kc para este equilibrio es de 52 x 10-4 Calcula
a) El valor de Kp para el equilibrio a esa temperatura
b) Cuaacutel es el grado de disociacioacuten del iodo
c) La presioacuten parcial del iodo sin disociar
a) Calcular Kp
Kp = Kc (RT) Δn Δn = suma de moles gaseosos producto ndash suma de moles gaseosos reactivo
Kp = Kc (RT) Δn Δn = 2 - 1 = 1
Kp = 000052 (0082 1173) 1 = 005
36
Sustancias l2(g) harr 2 l(g)
Moles
Iniciales 002 -
Reaccionan - x +2x
En el equilibrio 002 ndash x 2x
Molaridad En el equilibrio 002 minus 119909
5
2 119909
5
120787 120782120790
120784120787120786 Mol I2 = = 002 mol de I2
b) Calcular los moles iniciales
37
c) PIodo V = nIodoRT
PIodo 5 = (002 - X)0082(900+273) = 0321 atm
Kc = 119920 120784
[119920120784] =
120784119961 120784
120784120787
[120782120782120784minus119961120787] =
120784120782119935120784
120784120787 (120782120782120784 minus119935) = 000052
120630 = 119961
120782120782120784 =
120782120782120782120785120785
120782120782120784 = 0164 164
X = 00033 mol
a) Qc = 119930119926120785 119925119926
119930119926120784 119925119926120784 =08 2
04 2 = 4 (El volumen del numerador y el denominador se simplifican)
Como Qc gt Kc el sistema no se encuentra en equilibrio y la reaccioacuten se desplazaraacute hacia la izquierda
Ejemplo 33 La constante de equilibrio Kc para la reaccioacuten
SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3 (g) + NO (g)
Es igual a 3 a una temperatura determinada
a) Justifica por queacute no estaacute en equilibrio a la misma temperatura una
mezcla formada por 04 mol de SO2 04 mol de NO2 08 mol de SO3 y 08
molde NO (en un recipiente de un litro)
b) Determina la cantidad que habraacute de cada especie en el momento de
alcanzar el equilibrio
38
Sustancias SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3 (g) + NO (g)
Moles
Iniciales 04 04 08 08
Reaccionan +x +x -x -x
En el equilibrio 04 + x 04+x 08 - x 08 - x
Molaridad En el equilibrio
04 + 119909
1
04 + 119909
1
08 minus 119909
1
08 minus 119909
1
Ejemplo 33 La constante de equilibrio Kc para la reaccioacuten
SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3 (g) + NO (g)
Es igual a 3 a una temperatura determinada
a) Determina la cantidad que habraacute de cada especie en el momento de
alcanzar el equilibrio
a) Kc = 119930119926
120785 119925119926
119930119926120784 119925119926
120784 =08 minus119909 2
04+119909 2 = 4 (El volumen del numerador y el denominador se simplifican)
39
Kc = 119930119926
120785 119925119926
119930119926120784 119925119926
120784 =08 minus119909 2
04+119909 2 = 4
120782120790 minus119961 120784
120782120786+119961 120784 = 4 Resolviendo se obtiene que
x= 004 moles
Equil SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3(g) + NO (g)
Mol eq 04+004 04+004 08ndash004 08ndash004
n (SO3 ) = n (NO) = 076 mol n (SO2 ) = n (NO2) = 044 mol
Ejemplo 33 La constante de equilibrio Kc para la reaccioacuten SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3 (g) + NO (g)
Es igual a 3 a una temperatura determinada
a) Determina la cantidad que habraacute de cada especie en el momento de
alcanzar el equilibrio
40
Ejemplo El proceso de obtencioacuten industrial del amoniaco es
un ejemplo de coacutemo se puede manejar las condiciones de
una reaccioacuten para obtener el maacuteximo rendimiento N2 (g) + 3 H2 (g) rarr 2 NH3 (g) ΔH = -922 kJ
Se trata de un proceso exoteacutermico Trabajar a bajas temperaturas desplaza
el equilibrio hacia la formacioacuten del producto Pero si la temperatura es muy
baja el proceso se vuelve demasiado lento y deja de ser rentable Una
temperatura de 400 ordmC optimiza el efecto de la composicioacuten del equilibrio y de
la velocidad del proceso
Las presiones altas favorecen la formacioacuten de producto ya que desplazan el
equilibrio en el sentido en que se reduzca el nuacutemero de partiacuteculas
El coste de ambos reactivos es similar y por eso se trabaja en proporciones
estequiomeacutetricas Si uno de los reactivos fuese considerablemente maacutes caro
que el otro se trabajariacutea con un exceso del maacutes barato lo que desplazariacutea el
proceso hacia la formacioacuten de maacutes producto
Un catalizador aumenta la velocidad de la reaccioacuten con lo cual se
incrementa tambieacuten la rentabilidad econoacutemica del proceso
41
EQUILIBRIO DE MOLEacuteCULAS (H2 + I2 harr 2 HI)
Equilibrio
quiacutemico
Concentr
acio
nes (
moll)
Tiempo (s)
[HI]
[I2]
[H2]
42
El cociente de reaccioacuten K o Q Es la relacioacuten existente entre las concentraciones de los productos y las reactivos elevadas ambas a sus respectivos coeficientes estequiomeacutetricos
EVOLUCIOacuteN HACIA EL EQUILIBRIO
equilibrio del buacutesqueda
laen derecha a izquierda de produciraacute sereaccioacuten la KK si
equilibrio elbuscar
para izquierda a derecha de raacuteevolucionareaccioacuten la KK si
equilibrioen estaacute sistema el
exprecion laen ionesconcentrac
las
c
c
c
mn
yx
c
KK si
BA
DCK
K equilibrio de constante la devalor el y
reaccioacuten adeterminad una para ionesconcentrac las conocemos si
yD xC mB nA
osreemplazam
10
Q versus K
Q = 0
Condiciones iniciales
Solo
reactivos A la
izquierda
del
equilibrio
equilibrio A la
derecha del
equilibrio
Solo
productos
Q lt K Q = K Q gt K Q =
PROBLEMA 4 11
Es caracteriacutestica de cada equilibrio depende de los
coeficientes estequiomeacutetricos de la ecuacioacuten
Variacutea con la temperatura
Es independiente de las cantidades iniciales de reactivos y
productos
Kcgtgt 1 La reaccioacuten estaacute desplazada hacia los productos
Kcltlt 1 La reaccioacuten estaacute desplazada hacia los reactivos
CARACTERIacuteSTICAS DE LA
CONSTANTE DE EQUILIBRIO
12
H2(g) + I2(g) harr 2HI(g) Kc = 50
12H2(g) + 12 I2(g) harr HI(g) Krsquoc = (Kc)12
2HI(g) harr H2(g) + I2(g) Kcrsquorsquo = (Kc)
-1
RELACIOacuteN ENTRE K Y LA ECUACIOacuteN
AJUSTADA
13
EQUILIBRIOS EN VARIAS ETAPAS
Hay procesos que pueden tener lugar de forma
encadenada si se dan las circunstancias idoacuteneas
A N2 (g) + O2 (g) harr 2 NO (g) KA = 43 10 -25
B 2 NO(g) + O2 (g) harr 2 NO2 (g) KB = 64 10 9
A+B N2 (g) + 2O2 (g) harr 2 NO2 (g)
KA =119821119822 120784
119821120784[119822120784]
KB =119821119822
120784120784
119821119822 120784[119822120784]
KA+B =119821119822
120784120784
119821120784 119822
120784120784 =
119821119822 120784
119821120784[119822120784]
119821119822
120784120784
119925119926 120784[119822120784] = KA KB
14
n
cp
n
cp
cp
n
cp
)mn()yx(
cmmnn
yyxx
m
B
n
A
y
D
x
Cp
i
m
B
n
A
y
D
x
Cpmn
yx
c
)RT(KK0n si
)RT(KK0n si
KK0n si
)RT(KK
)RT(K)RT(]B[)RT(A
)RT(D)RT(C
PP
PP K
RT]c[RTV
nP donde de nRTPV
PP
PP K
BA
DCK
yD xC mB nA
RELACIOacuteN ENTRE KC Y KP
15
Se trata de determinar la composicioacuten de un sistema en el estado de equilibrio para ello
conocemos la composicioacuten inicial lo que reacciona y la composicioacuten en el equilibrio
Hay dos planteamientos tiacutepicos
El caacutelculo de la constante de equilibrio conociendo la proporcioacuten de sustancia que reacciona
Teniendo las cantidades de todas las sustancias que intervienen en un proceso determinar el
modo en que va a evolucionar el sistema y la composicioacuten del estado de equilibrio
EQUILIBRIOS HOMOGEacuteNEOS
ESTUDIO CUANTITATIVO
Sustancias 2 AB A2 + B2
Moles
Iniciales ni - -
Reaccionan -2x +x +x
En el
equilibrio ni ndash 2x +x +x
Molaridad En el
equilibrio
ni ndash 2x
V
+x
V
+x
V
nTotal
Problema 1 Problema 2 16
EQUILIBRIOS HOMOGEacuteNEOS
ESTUDIO CUANTITATIVO
El grado de disociacioacuten α de
una sustancia es la razoacuten entre
la variacioacuten que experimenta el
nuacutemero de moles de la
sustancia y el nuacutemero de
moles iniciales
α = 119950119952119949 119955119942119938119940119940119946119952119951119938119951
119950119952119949 119946119951119946119940119946119938119949
Se suele expresar en tanto por
ciento
0 lt α lt 1
Para el caacutelculo de Kp
P Total V = n Total RT
P Total = Pi
Presioacuten parcial (Pi)
Pi V = ni RT
Pi = Xi P Total
Problema 3 17 Problema 4
ALTERACIOacuteN DEL ESTADO DE
EQUILIBRIO
Si un sistema se encuentra
en equilibrio (Q = Kc )y se
produce una alteracioacuten en
el sistema
Variacutea la temperatura
Variacutea la presioacuten o el
volumen del recipiente
Se antildeade o retira alguacuten
producto o reactivo del
sistema
El sistema dejaraacute de
estar en ese estado y
evolucionaraacute en un
sentido u otro hasta
alcanzar un nuevo estado
de equilibrio En el
nuevo estado la
composicioacuten es diferente
18
La constante de equilibrio depende de la temperatura
CAMBIO DE LA TEMPERATURA
Al calentar el
sistema
disminuiraacute la
cantidad de
producto
En los procesos exoteacutermicos la Ke
disminuye al aumentar la
temperatura
Al calentar el
sistema
aumentaraacute la
cantidad de
producto
En los procesos endoteacutermicos la Ke
aumenta al aumentar la temperatura
19
Si ΔHordm gt 0 (endoteacutermica) Tuarr se desplazaraacute
a la derecha (productos)
Si ΔHordm lt 0 (exoteacutermica) Tuarr se desplazaraacute
a la izquierda (reactivos)
Un sistema en equilibrio se puede analizar como dos procesos que
se producen de forma reversible endoteacutermico en un sentido y
exoteacutermico en el contrario Al aumentar la temperatura de un
sistema en equilibrio este se desplazaraacute en el sentido del proceso
endoteacutermico
CAMBIO DE LA TEMPERATURA
20
La presioacuten que ejercen los gases es debida al choque de sus partiacuteculas contra las paredes del recipiente en iguales condiciones de temperatura cuanto mayor sea el nuacutemero de partiacuteculas mayor seraacute la presioacuten del sistema
Si se aumenta la presioacuten en un sistema que estaacute en equilibrio este evolucionaraacute en el sentido en que disminuya el nuacutemero de partiacuteculas gaseosas Si disminuye la presioacuten el sistema evolucionaraacute en el sentido en que aumente el nuacutemero de partiacuteculas gaseosas
Si disminuye el volumen del sistema este evolucionaraacute en el sentido en que disminuya el nuacutemero de partiacuteculas en estado gaseosos y viceversa
CAMBIO EN LA PRESIOacuteN O EN EL
VOLUMEN
21
Si en el equilibrio no hay variacioacuten del nuacutemero de moles gaseosos ∆n = 0 el equilibrio no se ve afectado por los cambios de presioacuten Los cambios de presioacuten no afectan a soacutelidos o liacutequidos ya que son praacutecticamente incompresibles esteacuten presentes en sistemas homogeacuteneos o en los sistemas heterogeacuteneos Los cambios que se producen en la presioacuten interna no afectan el equilibrio
CAMBIO EN LA PRESIOacuteN O EN EL
VOLUMEN
22
Cuando a un sistema en equilibrio experimenta un cambio en la concentracioacuten de alguna de las sustancias que lo integran evoluciona oponieacutendose a la causa que provocoacute esa alteracioacuten
Si agrego productos Q gt Kc ⟶ se desplazaraacute a la
izquierda
Si agrego reactivos Q lt Kc ⟶ se desplazaraacute a la
derecha
[reac]
[prod]
[reac]
[prod]K
eq
eq
c Q
CAMBIO EN LA CONCENTRACIOacuteN DE
ALGUNA DE LAS SUSTANCIAS
23
Los catalizadores influyen en la velocidad de
reaccioacuten
Si se agrega un catalizador a un sistema en
equilibrio este puede modificar la velocidad
directa e inversa pero no modifica la posicioacuten del
equilibrio (no modifica los valores de las
funciones termodinaacutemicas) ni tampoco la
constante de equilibrio
INFLUENCIA DE LOS CATALIZADORES
EN EL ESTADO DE EQUILIBRIO
24
ADICIOacuteN DE UN GAS INERTE (a T y V ctes)
No altera el equilibrio Vn
Vn
[reac]
[prod]
reac
prod
ADICIOacuteN DE UN REACTIVOPRODUCTO
SOacuteLIDO O LIacuteQUIDO
No altera el equilibrio
25
ldquoCuando un sistema en equilibrio
experimenta una transformacioacuten
dicho sistema evoluciona para
alcanzar un nuevo equilibrio en el
sentido en que se oponga a la
transformacioacutenrdquo
Henri Louis Le Chacirctelier
(1850-1936)
ENUNCIADO DEL PRINCIPIO DE LE
CHATELIER
26
tiempo
KC asymp 100
conce
ntr
aci
oacuten
tiempo
KC gt 105
conce
ntr
aci
oacuten
KC lt 10-2
conce
ntr
aci
oacuten
tiempo
SIGNIFICADO DEL VALOR DE KC
27
a)
b)
c)
d)
2
2
2 4
[ ]
[ ]c
NOK
N O
2
2
2
[ ]
[ ] [ ]c
NOClK
NO Cl
2[ ]cK CO
2 2[ ] [ ]cK CO H O
Ejemplo Escribir las expresiones de Kc para los siguientes
equilibrios quiacutemicos
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)
28
Ejercicio 19 En un recipiente de 5 litros se introducen 1 mol de dioacutexido
de azufre y 1 mol de oxiacutegeno gaseoso y se calienta a 1000 ordmC
establecieacutendose el siguiente equilibrio
2 SO2 (g) + O2 (g) harr 2 SO3 (g)
Una vez alcanzado el equilibrio se encuentran 015 moles de dioacutexido de
azufre Se pide
a) Composicioacuten de la mezcla en el equilibrio
b) El valor de Kc y Kp
Sustancias 2 SO2 (g) + O2 (g) harr 2 SO3 (g)
Moles
Iniciales 1 1 -
Reaccionan -2x -1x +2x
En el equilibrio 1 ndash 2x 1 - x +2x
Molaridad En el equilibrio
1 minus 2119909
5
1 minus 119909
5
2119909
5
Kc = 119930119926
120785 120784
119930119926120784120784 119926
120784
n so2 = 015 = 1-2x
X = 0425 mol
a) nSO2 =1 ndash 2x = 1 ndash 20425 = 015 mol
nO2 = 1 ndash x = 1 ndash 0425 = 0575 mol
n SO3 = 2x= 2 0425 = 085 mol
29
Ejercicio 19 En un recipiente de 5 litros se introducen 1 mol de dioacutexido
de azufre y 1 mol de oxiacutegeno gaseoso y se calienta a 1000 ordmC
establecieacutendose el siguiente equilibrio
2 SO2 (g) + O2 (g) harr 2 SO3 (g)
Una vez alcanzado el equilibrio se encuentran 015 moles de dioacutexido de
azufre Se pide
b) El valor de Kc y Kp
Kp = Kc (RT) Δn Δn = suma de moles gaseosos producto ndash suma de moles gaseosos reactivo
Kp = Kc (RT) Δn Δn = 2 ndash (2+1) = -1
Kp = 2792 (0082 1273) -1 = 267
Las constantes de equilibrio son Kc igual a 2792 y Kp igual a 267
Kc = 1198781198743
2
11987811987422 1198742
= 0855 2
015
52(05755)
= 2792
30
Ejercicio 6 En un reactor de 25 litros se introducen 72 gramos de SO3 Cuando se alcanza el equilibrio SO3 (g) harr SO2 (g) + frac12 O2 (g)
y a 200 ordmC se observa que la presioacuten total del recipiente es de 18
atm Calcula Kc y Kp para el equilibrio anterior a 200 ordmC
Sustancias SO3 (g) harr SO2 (g) + frac12 O2 (g)
Moles
Iniciales 7280 - -
Reaccionan -1x +1x +12x
En el equilibrio 09 ndash x +x +12x
Molaridad En el equilibrio
09 minus 119909
25
119909
25
12119909
25
nTotal = 09 ndashx +x +12 x
nTotal = 09 +12 x
Kc = 119930119926
120784 119926
120784120783120784
[119930119926120785]
P Total V = n Total RT
18 25 = (09+12x)0082(200+273) x= 052 mol
(sustituyendo)
0152 0208 0104
31
Kc = 119930119926120784 119926120784
120783120784
119930119926120785
= 120782120784120782120790 120782120783120782120786 120783
120784
120782120783120787120784 = 044
Ejercicio 6 En un reactor de 25 litros se introducen 72 gramos de SO3 Cuando se alcanza el equilibrio SO3 (g) harr SO2 (g) + frac12 O2 (g)
y a 200 ordmC se observa que la presioacuten total del recipiente es de 18
atm Calcula Kc y Kp para el equilibrio anterior a 200 ordmC
Kp = Kc (RT) Δn Δn = suma de moles gaseosos producto ndash suma de moles gaseosos reactivo
Kp = Kc (RT) Δn Δn = 1 + frac12 - 1 = 12
Kp = 044 (0082 473) frac12 = 27
Las constantes de equilibrio son Kc igual a 044 y Kp igual a 27
32
Ejemplo En un matraz de 5 litros se introducen 2 moles de PCl5(g) y 1 mol de de
PCl3(g) y se establece el siguiente equilibrio
PCl5(g) harr PCl3(g) + Cl2(g)
Sabiendo que Kc (250 ordmC) = 0042
a) iquestcuaacuteles son las concentraciones de cada sustancia en el equilibrio
b) iquestcuaacutel es el grado de disociacioacuten
Sustancias PCl5(g) harr PCl3(g) + Cl2(g)
Moles
Iniciales 2 1 -
Reaccionan - x +1x +1x
En el equilibrio 2 ndash x 1+ x x
Molaridad En el equilibrio
2 minus 119909
5
1 + 119909
5
119909
5
Kc = 119927119914119949
120785 119914119949
120784
[119927119914119949120787]
33
a) Kc = 119927119914119949
120785 119914119949
120784
[119927119914119949120787]
=
120783+119961 119961
120784120787
[120784minus119961120787] = 0042
[PCl5] = (2 ndash x)5 = 0344 molL
[PCl3] = (1 + x)5 = 0256 molL
[Cl2] = x5 = 0056 mol
119835) 120630 = 119961
120784 =
120782120784120790
120784 = 014 14
Ejemplo En un matraz de 5 litros se introducen 2 moles de PCl5(g) y 1 mol de de
PCl3(g) y se establece el siguiente equilibrio
PCl5(g) harr PCl3(g) + Cl2(g)
Sabiendo que Kc (250 ordmC) = 0042
a) iquestcuaacuteles son las concentraciones de cada sustancia en el equilibrio
b) iquestcuaacutel es el grado de disociacioacuten
x = 028 mol
34
35
Ejemplo 22 En un recipiente cerrado y vaciacuteo de 5 litros se introducen 508 g de iodo
Se eleva la temperatura a 900oC y se alcanza el equilibrio
l2(g) harr 2 l (g)
El valor de Kc para este equilibrio es de 52 x 10-4 Calcula
a) El valor de Kp para el equilibrio a esa temperatura
b) Cuaacutel es el grado de disociacioacuten del iodo
c) La presioacuten parcial del iodo sin disociar
a) Calcular Kp
Kp = Kc (RT) Δn Δn = suma de moles gaseosos producto ndash suma de moles gaseosos reactivo
Kp = Kc (RT) Δn Δn = 2 - 1 = 1
Kp = 000052 (0082 1173) 1 = 005
36
Sustancias l2(g) harr 2 l(g)
Moles
Iniciales 002 -
Reaccionan - x +2x
En el equilibrio 002 ndash x 2x
Molaridad En el equilibrio 002 minus 119909
5
2 119909
5
120787 120782120790
120784120787120786 Mol I2 = = 002 mol de I2
b) Calcular los moles iniciales
37
c) PIodo V = nIodoRT
PIodo 5 = (002 - X)0082(900+273) = 0321 atm
Kc = 119920 120784
[119920120784] =
120784119961 120784
120784120787
[120782120782120784minus119961120787] =
120784120782119935120784
120784120787 (120782120782120784 minus119935) = 000052
120630 = 119961
120782120782120784 =
120782120782120782120785120785
120782120782120784 = 0164 164
X = 00033 mol
a) Qc = 119930119926120785 119925119926
119930119926120784 119925119926120784 =08 2
04 2 = 4 (El volumen del numerador y el denominador se simplifican)
Como Qc gt Kc el sistema no se encuentra en equilibrio y la reaccioacuten se desplazaraacute hacia la izquierda
Ejemplo 33 La constante de equilibrio Kc para la reaccioacuten
SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3 (g) + NO (g)
Es igual a 3 a una temperatura determinada
a) Justifica por queacute no estaacute en equilibrio a la misma temperatura una
mezcla formada por 04 mol de SO2 04 mol de NO2 08 mol de SO3 y 08
molde NO (en un recipiente de un litro)
b) Determina la cantidad que habraacute de cada especie en el momento de
alcanzar el equilibrio
38
Sustancias SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3 (g) + NO (g)
Moles
Iniciales 04 04 08 08
Reaccionan +x +x -x -x
En el equilibrio 04 + x 04+x 08 - x 08 - x
Molaridad En el equilibrio
04 + 119909
1
04 + 119909
1
08 minus 119909
1
08 minus 119909
1
Ejemplo 33 La constante de equilibrio Kc para la reaccioacuten
SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3 (g) + NO (g)
Es igual a 3 a una temperatura determinada
a) Determina la cantidad que habraacute de cada especie en el momento de
alcanzar el equilibrio
a) Kc = 119930119926
120785 119925119926
119930119926120784 119925119926
120784 =08 minus119909 2
04+119909 2 = 4 (El volumen del numerador y el denominador se simplifican)
39
Kc = 119930119926
120785 119925119926
119930119926120784 119925119926
120784 =08 minus119909 2
04+119909 2 = 4
120782120790 minus119961 120784
120782120786+119961 120784 = 4 Resolviendo se obtiene que
x= 004 moles
Equil SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3(g) + NO (g)
Mol eq 04+004 04+004 08ndash004 08ndash004
n (SO3 ) = n (NO) = 076 mol n (SO2 ) = n (NO2) = 044 mol
Ejemplo 33 La constante de equilibrio Kc para la reaccioacuten SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3 (g) + NO (g)
Es igual a 3 a una temperatura determinada
a) Determina la cantidad que habraacute de cada especie en el momento de
alcanzar el equilibrio
40
Ejemplo El proceso de obtencioacuten industrial del amoniaco es
un ejemplo de coacutemo se puede manejar las condiciones de
una reaccioacuten para obtener el maacuteximo rendimiento N2 (g) + 3 H2 (g) rarr 2 NH3 (g) ΔH = -922 kJ
Se trata de un proceso exoteacutermico Trabajar a bajas temperaturas desplaza
el equilibrio hacia la formacioacuten del producto Pero si la temperatura es muy
baja el proceso se vuelve demasiado lento y deja de ser rentable Una
temperatura de 400 ordmC optimiza el efecto de la composicioacuten del equilibrio y de
la velocidad del proceso
Las presiones altas favorecen la formacioacuten de producto ya que desplazan el
equilibrio en el sentido en que se reduzca el nuacutemero de partiacuteculas
El coste de ambos reactivos es similar y por eso se trabaja en proporciones
estequiomeacutetricas Si uno de los reactivos fuese considerablemente maacutes caro
que el otro se trabajariacutea con un exceso del maacutes barato lo que desplazariacutea el
proceso hacia la formacioacuten de maacutes producto
Un catalizador aumenta la velocidad de la reaccioacuten con lo cual se
incrementa tambieacuten la rentabilidad econoacutemica del proceso
41
EQUILIBRIO DE MOLEacuteCULAS (H2 + I2 harr 2 HI)
Equilibrio
quiacutemico
Concentr
acio
nes (
moll)
Tiempo (s)
[HI]
[I2]
[H2]
42
Q versus K
Q = 0
Condiciones iniciales
Solo
reactivos A la
izquierda
del
equilibrio
equilibrio A la
derecha del
equilibrio
Solo
productos
Q lt K Q = K Q gt K Q =
PROBLEMA 4 11
Es caracteriacutestica de cada equilibrio depende de los
coeficientes estequiomeacutetricos de la ecuacioacuten
Variacutea con la temperatura
Es independiente de las cantidades iniciales de reactivos y
productos
Kcgtgt 1 La reaccioacuten estaacute desplazada hacia los productos
Kcltlt 1 La reaccioacuten estaacute desplazada hacia los reactivos
CARACTERIacuteSTICAS DE LA
CONSTANTE DE EQUILIBRIO
12
H2(g) + I2(g) harr 2HI(g) Kc = 50
12H2(g) + 12 I2(g) harr HI(g) Krsquoc = (Kc)12
2HI(g) harr H2(g) + I2(g) Kcrsquorsquo = (Kc)
-1
RELACIOacuteN ENTRE K Y LA ECUACIOacuteN
AJUSTADA
13
EQUILIBRIOS EN VARIAS ETAPAS
Hay procesos que pueden tener lugar de forma
encadenada si se dan las circunstancias idoacuteneas
A N2 (g) + O2 (g) harr 2 NO (g) KA = 43 10 -25
B 2 NO(g) + O2 (g) harr 2 NO2 (g) KB = 64 10 9
A+B N2 (g) + 2O2 (g) harr 2 NO2 (g)
KA =119821119822 120784
119821120784[119822120784]
KB =119821119822
120784120784
119821119822 120784[119822120784]
KA+B =119821119822
120784120784
119821120784 119822
120784120784 =
119821119822 120784
119821120784[119822120784]
119821119822
120784120784
119925119926 120784[119822120784] = KA KB
14
n
cp
n
cp
cp
n
cp
)mn()yx(
cmmnn
yyxx
m
B
n
A
y
D
x
Cp
i
m
B
n
A
y
D
x
Cpmn
yx
c
)RT(KK0n si
)RT(KK0n si
KK0n si
)RT(KK
)RT(K)RT(]B[)RT(A
)RT(D)RT(C
PP
PP K
RT]c[RTV
nP donde de nRTPV
PP
PP K
BA
DCK
yD xC mB nA
RELACIOacuteN ENTRE KC Y KP
15
Se trata de determinar la composicioacuten de un sistema en el estado de equilibrio para ello
conocemos la composicioacuten inicial lo que reacciona y la composicioacuten en el equilibrio
Hay dos planteamientos tiacutepicos
El caacutelculo de la constante de equilibrio conociendo la proporcioacuten de sustancia que reacciona
Teniendo las cantidades de todas las sustancias que intervienen en un proceso determinar el
modo en que va a evolucionar el sistema y la composicioacuten del estado de equilibrio
EQUILIBRIOS HOMOGEacuteNEOS
ESTUDIO CUANTITATIVO
Sustancias 2 AB A2 + B2
Moles
Iniciales ni - -
Reaccionan -2x +x +x
En el
equilibrio ni ndash 2x +x +x
Molaridad En el
equilibrio
ni ndash 2x
V
+x
V
+x
V
nTotal
Problema 1 Problema 2 16
EQUILIBRIOS HOMOGEacuteNEOS
ESTUDIO CUANTITATIVO
El grado de disociacioacuten α de
una sustancia es la razoacuten entre
la variacioacuten que experimenta el
nuacutemero de moles de la
sustancia y el nuacutemero de
moles iniciales
α = 119950119952119949 119955119942119938119940119940119946119952119951119938119951
119950119952119949 119946119951119946119940119946119938119949
Se suele expresar en tanto por
ciento
0 lt α lt 1
Para el caacutelculo de Kp
P Total V = n Total RT
P Total = Pi
Presioacuten parcial (Pi)
Pi V = ni RT
Pi = Xi P Total
Problema 3 17 Problema 4
ALTERACIOacuteN DEL ESTADO DE
EQUILIBRIO
Si un sistema se encuentra
en equilibrio (Q = Kc )y se
produce una alteracioacuten en
el sistema
Variacutea la temperatura
Variacutea la presioacuten o el
volumen del recipiente
Se antildeade o retira alguacuten
producto o reactivo del
sistema
El sistema dejaraacute de
estar en ese estado y
evolucionaraacute en un
sentido u otro hasta
alcanzar un nuevo estado
de equilibrio En el
nuevo estado la
composicioacuten es diferente
18
La constante de equilibrio depende de la temperatura
CAMBIO DE LA TEMPERATURA
Al calentar el
sistema
disminuiraacute la
cantidad de
producto
En los procesos exoteacutermicos la Ke
disminuye al aumentar la
temperatura
Al calentar el
sistema
aumentaraacute la
cantidad de
producto
En los procesos endoteacutermicos la Ke
aumenta al aumentar la temperatura
19
Si ΔHordm gt 0 (endoteacutermica) Tuarr se desplazaraacute
a la derecha (productos)
Si ΔHordm lt 0 (exoteacutermica) Tuarr se desplazaraacute
a la izquierda (reactivos)
Un sistema en equilibrio se puede analizar como dos procesos que
se producen de forma reversible endoteacutermico en un sentido y
exoteacutermico en el contrario Al aumentar la temperatura de un
sistema en equilibrio este se desplazaraacute en el sentido del proceso
endoteacutermico
CAMBIO DE LA TEMPERATURA
20
La presioacuten que ejercen los gases es debida al choque de sus partiacuteculas contra las paredes del recipiente en iguales condiciones de temperatura cuanto mayor sea el nuacutemero de partiacuteculas mayor seraacute la presioacuten del sistema
Si se aumenta la presioacuten en un sistema que estaacute en equilibrio este evolucionaraacute en el sentido en que disminuya el nuacutemero de partiacuteculas gaseosas Si disminuye la presioacuten el sistema evolucionaraacute en el sentido en que aumente el nuacutemero de partiacuteculas gaseosas
Si disminuye el volumen del sistema este evolucionaraacute en el sentido en que disminuya el nuacutemero de partiacuteculas en estado gaseosos y viceversa
CAMBIO EN LA PRESIOacuteN O EN EL
VOLUMEN
21
Si en el equilibrio no hay variacioacuten del nuacutemero de moles gaseosos ∆n = 0 el equilibrio no se ve afectado por los cambios de presioacuten Los cambios de presioacuten no afectan a soacutelidos o liacutequidos ya que son praacutecticamente incompresibles esteacuten presentes en sistemas homogeacuteneos o en los sistemas heterogeacuteneos Los cambios que se producen en la presioacuten interna no afectan el equilibrio
CAMBIO EN LA PRESIOacuteN O EN EL
VOLUMEN
22
Cuando a un sistema en equilibrio experimenta un cambio en la concentracioacuten de alguna de las sustancias que lo integran evoluciona oponieacutendose a la causa que provocoacute esa alteracioacuten
Si agrego productos Q gt Kc ⟶ se desplazaraacute a la
izquierda
Si agrego reactivos Q lt Kc ⟶ se desplazaraacute a la
derecha
[reac]
[prod]
[reac]
[prod]K
eq
eq
c Q
CAMBIO EN LA CONCENTRACIOacuteN DE
ALGUNA DE LAS SUSTANCIAS
23
Los catalizadores influyen en la velocidad de
reaccioacuten
Si se agrega un catalizador a un sistema en
equilibrio este puede modificar la velocidad
directa e inversa pero no modifica la posicioacuten del
equilibrio (no modifica los valores de las
funciones termodinaacutemicas) ni tampoco la
constante de equilibrio
INFLUENCIA DE LOS CATALIZADORES
EN EL ESTADO DE EQUILIBRIO
24
ADICIOacuteN DE UN GAS INERTE (a T y V ctes)
No altera el equilibrio Vn
Vn
[reac]
[prod]
reac
prod
ADICIOacuteN DE UN REACTIVOPRODUCTO
SOacuteLIDO O LIacuteQUIDO
No altera el equilibrio
25
ldquoCuando un sistema en equilibrio
experimenta una transformacioacuten
dicho sistema evoluciona para
alcanzar un nuevo equilibrio en el
sentido en que se oponga a la
transformacioacutenrdquo
Henri Louis Le Chacirctelier
(1850-1936)
ENUNCIADO DEL PRINCIPIO DE LE
CHATELIER
26
tiempo
KC asymp 100
conce
ntr
aci
oacuten
tiempo
KC gt 105
conce
ntr
aci
oacuten
KC lt 10-2
conce
ntr
aci
oacuten
tiempo
SIGNIFICADO DEL VALOR DE KC
27
a)
b)
c)
d)
2
2
2 4
[ ]
[ ]c
NOK
N O
2
2
2
[ ]
[ ] [ ]c
NOClK
NO Cl
2[ ]cK CO
2 2[ ] [ ]cK CO H O
Ejemplo Escribir las expresiones de Kc para los siguientes
equilibrios quiacutemicos
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)
28
Ejercicio 19 En un recipiente de 5 litros se introducen 1 mol de dioacutexido
de azufre y 1 mol de oxiacutegeno gaseoso y se calienta a 1000 ordmC
establecieacutendose el siguiente equilibrio
2 SO2 (g) + O2 (g) harr 2 SO3 (g)
Una vez alcanzado el equilibrio se encuentran 015 moles de dioacutexido de
azufre Se pide
a) Composicioacuten de la mezcla en el equilibrio
b) El valor de Kc y Kp
Sustancias 2 SO2 (g) + O2 (g) harr 2 SO3 (g)
Moles
Iniciales 1 1 -
Reaccionan -2x -1x +2x
En el equilibrio 1 ndash 2x 1 - x +2x
Molaridad En el equilibrio
1 minus 2119909
5
1 minus 119909
5
2119909
5
Kc = 119930119926
120785 120784
119930119926120784120784 119926
120784
n so2 = 015 = 1-2x
X = 0425 mol
a) nSO2 =1 ndash 2x = 1 ndash 20425 = 015 mol
nO2 = 1 ndash x = 1 ndash 0425 = 0575 mol
n SO3 = 2x= 2 0425 = 085 mol
29
Ejercicio 19 En un recipiente de 5 litros se introducen 1 mol de dioacutexido
de azufre y 1 mol de oxiacutegeno gaseoso y se calienta a 1000 ordmC
establecieacutendose el siguiente equilibrio
2 SO2 (g) + O2 (g) harr 2 SO3 (g)
Una vez alcanzado el equilibrio se encuentran 015 moles de dioacutexido de
azufre Se pide
b) El valor de Kc y Kp
Kp = Kc (RT) Δn Δn = suma de moles gaseosos producto ndash suma de moles gaseosos reactivo
Kp = Kc (RT) Δn Δn = 2 ndash (2+1) = -1
Kp = 2792 (0082 1273) -1 = 267
Las constantes de equilibrio son Kc igual a 2792 y Kp igual a 267
Kc = 1198781198743
2
11987811987422 1198742
= 0855 2
015
52(05755)
= 2792
30
Ejercicio 6 En un reactor de 25 litros se introducen 72 gramos de SO3 Cuando se alcanza el equilibrio SO3 (g) harr SO2 (g) + frac12 O2 (g)
y a 200 ordmC se observa que la presioacuten total del recipiente es de 18
atm Calcula Kc y Kp para el equilibrio anterior a 200 ordmC
Sustancias SO3 (g) harr SO2 (g) + frac12 O2 (g)
Moles
Iniciales 7280 - -
Reaccionan -1x +1x +12x
En el equilibrio 09 ndash x +x +12x
Molaridad En el equilibrio
09 minus 119909
25
119909
25
12119909
25
nTotal = 09 ndashx +x +12 x
nTotal = 09 +12 x
Kc = 119930119926
120784 119926
120784120783120784
[119930119926120785]
P Total V = n Total RT
18 25 = (09+12x)0082(200+273) x= 052 mol
(sustituyendo)
0152 0208 0104
31
Kc = 119930119926120784 119926120784
120783120784
119930119926120785
= 120782120784120782120790 120782120783120782120786 120783
120784
120782120783120787120784 = 044
Ejercicio 6 En un reactor de 25 litros se introducen 72 gramos de SO3 Cuando se alcanza el equilibrio SO3 (g) harr SO2 (g) + frac12 O2 (g)
y a 200 ordmC se observa que la presioacuten total del recipiente es de 18
atm Calcula Kc y Kp para el equilibrio anterior a 200 ordmC
Kp = Kc (RT) Δn Δn = suma de moles gaseosos producto ndash suma de moles gaseosos reactivo
Kp = Kc (RT) Δn Δn = 1 + frac12 - 1 = 12
Kp = 044 (0082 473) frac12 = 27
Las constantes de equilibrio son Kc igual a 044 y Kp igual a 27
32
Ejemplo En un matraz de 5 litros se introducen 2 moles de PCl5(g) y 1 mol de de
PCl3(g) y se establece el siguiente equilibrio
PCl5(g) harr PCl3(g) + Cl2(g)
Sabiendo que Kc (250 ordmC) = 0042
a) iquestcuaacuteles son las concentraciones de cada sustancia en el equilibrio
b) iquestcuaacutel es el grado de disociacioacuten
Sustancias PCl5(g) harr PCl3(g) + Cl2(g)
Moles
Iniciales 2 1 -
Reaccionan - x +1x +1x
En el equilibrio 2 ndash x 1+ x x
Molaridad En el equilibrio
2 minus 119909
5
1 + 119909
5
119909
5
Kc = 119927119914119949
120785 119914119949
120784
[119927119914119949120787]
33
a) Kc = 119927119914119949
120785 119914119949
120784
[119927119914119949120787]
=
120783+119961 119961
120784120787
[120784minus119961120787] = 0042
[PCl5] = (2 ndash x)5 = 0344 molL
[PCl3] = (1 + x)5 = 0256 molL
[Cl2] = x5 = 0056 mol
119835) 120630 = 119961
120784 =
120782120784120790
120784 = 014 14
Ejemplo En un matraz de 5 litros se introducen 2 moles de PCl5(g) y 1 mol de de
PCl3(g) y se establece el siguiente equilibrio
PCl5(g) harr PCl3(g) + Cl2(g)
Sabiendo que Kc (250 ordmC) = 0042
a) iquestcuaacuteles son las concentraciones de cada sustancia en el equilibrio
b) iquestcuaacutel es el grado de disociacioacuten
x = 028 mol
34
35
Ejemplo 22 En un recipiente cerrado y vaciacuteo de 5 litros se introducen 508 g de iodo
Se eleva la temperatura a 900oC y se alcanza el equilibrio
l2(g) harr 2 l (g)
El valor de Kc para este equilibrio es de 52 x 10-4 Calcula
a) El valor de Kp para el equilibrio a esa temperatura
b) Cuaacutel es el grado de disociacioacuten del iodo
c) La presioacuten parcial del iodo sin disociar
a) Calcular Kp
Kp = Kc (RT) Δn Δn = suma de moles gaseosos producto ndash suma de moles gaseosos reactivo
Kp = Kc (RT) Δn Δn = 2 - 1 = 1
Kp = 000052 (0082 1173) 1 = 005
36
Sustancias l2(g) harr 2 l(g)
Moles
Iniciales 002 -
Reaccionan - x +2x
En el equilibrio 002 ndash x 2x
Molaridad En el equilibrio 002 minus 119909
5
2 119909
5
120787 120782120790
120784120787120786 Mol I2 = = 002 mol de I2
b) Calcular los moles iniciales
37
c) PIodo V = nIodoRT
PIodo 5 = (002 - X)0082(900+273) = 0321 atm
Kc = 119920 120784
[119920120784] =
120784119961 120784
120784120787
[120782120782120784minus119961120787] =
120784120782119935120784
120784120787 (120782120782120784 minus119935) = 000052
120630 = 119961
120782120782120784 =
120782120782120782120785120785
120782120782120784 = 0164 164
X = 00033 mol
a) Qc = 119930119926120785 119925119926
119930119926120784 119925119926120784 =08 2
04 2 = 4 (El volumen del numerador y el denominador se simplifican)
Como Qc gt Kc el sistema no se encuentra en equilibrio y la reaccioacuten se desplazaraacute hacia la izquierda
Ejemplo 33 La constante de equilibrio Kc para la reaccioacuten
SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3 (g) + NO (g)
Es igual a 3 a una temperatura determinada
a) Justifica por queacute no estaacute en equilibrio a la misma temperatura una
mezcla formada por 04 mol de SO2 04 mol de NO2 08 mol de SO3 y 08
molde NO (en un recipiente de un litro)
b) Determina la cantidad que habraacute de cada especie en el momento de
alcanzar el equilibrio
38
Sustancias SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3 (g) + NO (g)
Moles
Iniciales 04 04 08 08
Reaccionan +x +x -x -x
En el equilibrio 04 + x 04+x 08 - x 08 - x
Molaridad En el equilibrio
04 + 119909
1
04 + 119909
1
08 minus 119909
1
08 minus 119909
1
Ejemplo 33 La constante de equilibrio Kc para la reaccioacuten
SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3 (g) + NO (g)
Es igual a 3 a una temperatura determinada
a) Determina la cantidad que habraacute de cada especie en el momento de
alcanzar el equilibrio
a) Kc = 119930119926
120785 119925119926
119930119926120784 119925119926
120784 =08 minus119909 2
04+119909 2 = 4 (El volumen del numerador y el denominador se simplifican)
39
Kc = 119930119926
120785 119925119926
119930119926120784 119925119926
120784 =08 minus119909 2
04+119909 2 = 4
120782120790 minus119961 120784
120782120786+119961 120784 = 4 Resolviendo se obtiene que
x= 004 moles
Equil SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3(g) + NO (g)
Mol eq 04+004 04+004 08ndash004 08ndash004
n (SO3 ) = n (NO) = 076 mol n (SO2 ) = n (NO2) = 044 mol
Ejemplo 33 La constante de equilibrio Kc para la reaccioacuten SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3 (g) + NO (g)
Es igual a 3 a una temperatura determinada
a) Determina la cantidad que habraacute de cada especie en el momento de
alcanzar el equilibrio
40
Ejemplo El proceso de obtencioacuten industrial del amoniaco es
un ejemplo de coacutemo se puede manejar las condiciones de
una reaccioacuten para obtener el maacuteximo rendimiento N2 (g) + 3 H2 (g) rarr 2 NH3 (g) ΔH = -922 kJ
Se trata de un proceso exoteacutermico Trabajar a bajas temperaturas desplaza
el equilibrio hacia la formacioacuten del producto Pero si la temperatura es muy
baja el proceso se vuelve demasiado lento y deja de ser rentable Una
temperatura de 400 ordmC optimiza el efecto de la composicioacuten del equilibrio y de
la velocidad del proceso
Las presiones altas favorecen la formacioacuten de producto ya que desplazan el
equilibrio en el sentido en que se reduzca el nuacutemero de partiacuteculas
El coste de ambos reactivos es similar y por eso se trabaja en proporciones
estequiomeacutetricas Si uno de los reactivos fuese considerablemente maacutes caro
que el otro se trabajariacutea con un exceso del maacutes barato lo que desplazariacutea el
proceso hacia la formacioacuten de maacutes producto
Un catalizador aumenta la velocidad de la reaccioacuten con lo cual se
incrementa tambieacuten la rentabilidad econoacutemica del proceso
41
EQUILIBRIO DE MOLEacuteCULAS (H2 + I2 harr 2 HI)
Equilibrio
quiacutemico
Concentr
acio
nes (
moll)
Tiempo (s)
[HI]
[I2]
[H2]
42
Es caracteriacutestica de cada equilibrio depende de los
coeficientes estequiomeacutetricos de la ecuacioacuten
Variacutea con la temperatura
Es independiente de las cantidades iniciales de reactivos y
productos
Kcgtgt 1 La reaccioacuten estaacute desplazada hacia los productos
Kcltlt 1 La reaccioacuten estaacute desplazada hacia los reactivos
CARACTERIacuteSTICAS DE LA
CONSTANTE DE EQUILIBRIO
12
H2(g) + I2(g) harr 2HI(g) Kc = 50
12H2(g) + 12 I2(g) harr HI(g) Krsquoc = (Kc)12
2HI(g) harr H2(g) + I2(g) Kcrsquorsquo = (Kc)
-1
RELACIOacuteN ENTRE K Y LA ECUACIOacuteN
AJUSTADA
13
EQUILIBRIOS EN VARIAS ETAPAS
Hay procesos que pueden tener lugar de forma
encadenada si se dan las circunstancias idoacuteneas
A N2 (g) + O2 (g) harr 2 NO (g) KA = 43 10 -25
B 2 NO(g) + O2 (g) harr 2 NO2 (g) KB = 64 10 9
A+B N2 (g) + 2O2 (g) harr 2 NO2 (g)
KA =119821119822 120784
119821120784[119822120784]
KB =119821119822
120784120784
119821119822 120784[119822120784]
KA+B =119821119822
120784120784
119821120784 119822
120784120784 =
119821119822 120784
119821120784[119822120784]
119821119822
120784120784
119925119926 120784[119822120784] = KA KB
14
n
cp
n
cp
cp
n
cp
)mn()yx(
cmmnn
yyxx
m
B
n
A
y
D
x
Cp
i
m
B
n
A
y
D
x
Cpmn
yx
c
)RT(KK0n si
)RT(KK0n si
KK0n si
)RT(KK
)RT(K)RT(]B[)RT(A
)RT(D)RT(C
PP
PP K
RT]c[RTV
nP donde de nRTPV
PP
PP K
BA
DCK
yD xC mB nA
RELACIOacuteN ENTRE KC Y KP
15
Se trata de determinar la composicioacuten de un sistema en el estado de equilibrio para ello
conocemos la composicioacuten inicial lo que reacciona y la composicioacuten en el equilibrio
Hay dos planteamientos tiacutepicos
El caacutelculo de la constante de equilibrio conociendo la proporcioacuten de sustancia que reacciona
Teniendo las cantidades de todas las sustancias que intervienen en un proceso determinar el
modo en que va a evolucionar el sistema y la composicioacuten del estado de equilibrio
EQUILIBRIOS HOMOGEacuteNEOS
ESTUDIO CUANTITATIVO
Sustancias 2 AB A2 + B2
Moles
Iniciales ni - -
Reaccionan -2x +x +x
En el
equilibrio ni ndash 2x +x +x
Molaridad En el
equilibrio
ni ndash 2x
V
+x
V
+x
V
nTotal
Problema 1 Problema 2 16
EQUILIBRIOS HOMOGEacuteNEOS
ESTUDIO CUANTITATIVO
El grado de disociacioacuten α de
una sustancia es la razoacuten entre
la variacioacuten que experimenta el
nuacutemero de moles de la
sustancia y el nuacutemero de
moles iniciales
α = 119950119952119949 119955119942119938119940119940119946119952119951119938119951
119950119952119949 119946119951119946119940119946119938119949
Se suele expresar en tanto por
ciento
0 lt α lt 1
Para el caacutelculo de Kp
P Total V = n Total RT
P Total = Pi
Presioacuten parcial (Pi)
Pi V = ni RT
Pi = Xi P Total
Problema 3 17 Problema 4
ALTERACIOacuteN DEL ESTADO DE
EQUILIBRIO
Si un sistema se encuentra
en equilibrio (Q = Kc )y se
produce una alteracioacuten en
el sistema
Variacutea la temperatura
Variacutea la presioacuten o el
volumen del recipiente
Se antildeade o retira alguacuten
producto o reactivo del
sistema
El sistema dejaraacute de
estar en ese estado y
evolucionaraacute en un
sentido u otro hasta
alcanzar un nuevo estado
de equilibrio En el
nuevo estado la
composicioacuten es diferente
18
La constante de equilibrio depende de la temperatura
CAMBIO DE LA TEMPERATURA
Al calentar el
sistema
disminuiraacute la
cantidad de
producto
En los procesos exoteacutermicos la Ke
disminuye al aumentar la
temperatura
Al calentar el
sistema
aumentaraacute la
cantidad de
producto
En los procesos endoteacutermicos la Ke
aumenta al aumentar la temperatura
19
Si ΔHordm gt 0 (endoteacutermica) Tuarr se desplazaraacute
a la derecha (productos)
Si ΔHordm lt 0 (exoteacutermica) Tuarr se desplazaraacute
a la izquierda (reactivos)
Un sistema en equilibrio se puede analizar como dos procesos que
se producen de forma reversible endoteacutermico en un sentido y
exoteacutermico en el contrario Al aumentar la temperatura de un
sistema en equilibrio este se desplazaraacute en el sentido del proceso
endoteacutermico
CAMBIO DE LA TEMPERATURA
20
La presioacuten que ejercen los gases es debida al choque de sus partiacuteculas contra las paredes del recipiente en iguales condiciones de temperatura cuanto mayor sea el nuacutemero de partiacuteculas mayor seraacute la presioacuten del sistema
Si se aumenta la presioacuten en un sistema que estaacute en equilibrio este evolucionaraacute en el sentido en que disminuya el nuacutemero de partiacuteculas gaseosas Si disminuye la presioacuten el sistema evolucionaraacute en el sentido en que aumente el nuacutemero de partiacuteculas gaseosas
Si disminuye el volumen del sistema este evolucionaraacute en el sentido en que disminuya el nuacutemero de partiacuteculas en estado gaseosos y viceversa
CAMBIO EN LA PRESIOacuteN O EN EL
VOLUMEN
21
Si en el equilibrio no hay variacioacuten del nuacutemero de moles gaseosos ∆n = 0 el equilibrio no se ve afectado por los cambios de presioacuten Los cambios de presioacuten no afectan a soacutelidos o liacutequidos ya que son praacutecticamente incompresibles esteacuten presentes en sistemas homogeacuteneos o en los sistemas heterogeacuteneos Los cambios que se producen en la presioacuten interna no afectan el equilibrio
CAMBIO EN LA PRESIOacuteN O EN EL
VOLUMEN
22
Cuando a un sistema en equilibrio experimenta un cambio en la concentracioacuten de alguna de las sustancias que lo integran evoluciona oponieacutendose a la causa que provocoacute esa alteracioacuten
Si agrego productos Q gt Kc ⟶ se desplazaraacute a la
izquierda
Si agrego reactivos Q lt Kc ⟶ se desplazaraacute a la
derecha
[reac]
[prod]
[reac]
[prod]K
eq
eq
c Q
CAMBIO EN LA CONCENTRACIOacuteN DE
ALGUNA DE LAS SUSTANCIAS
23
Los catalizadores influyen en la velocidad de
reaccioacuten
Si se agrega un catalizador a un sistema en
equilibrio este puede modificar la velocidad
directa e inversa pero no modifica la posicioacuten del
equilibrio (no modifica los valores de las
funciones termodinaacutemicas) ni tampoco la
constante de equilibrio
INFLUENCIA DE LOS CATALIZADORES
EN EL ESTADO DE EQUILIBRIO
24
ADICIOacuteN DE UN GAS INERTE (a T y V ctes)
No altera el equilibrio Vn
Vn
[reac]
[prod]
reac
prod
ADICIOacuteN DE UN REACTIVOPRODUCTO
SOacuteLIDO O LIacuteQUIDO
No altera el equilibrio
25
ldquoCuando un sistema en equilibrio
experimenta una transformacioacuten
dicho sistema evoluciona para
alcanzar un nuevo equilibrio en el
sentido en que se oponga a la
transformacioacutenrdquo
Henri Louis Le Chacirctelier
(1850-1936)
ENUNCIADO DEL PRINCIPIO DE LE
CHATELIER
26
tiempo
KC asymp 100
conce
ntr
aci
oacuten
tiempo
KC gt 105
conce
ntr
aci
oacuten
KC lt 10-2
conce
ntr
aci
oacuten
tiempo
SIGNIFICADO DEL VALOR DE KC
27
a)
b)
c)
d)
2
2
2 4
[ ]
[ ]c
NOK
N O
2
2
2
[ ]
[ ] [ ]c
NOClK
NO Cl
2[ ]cK CO
2 2[ ] [ ]cK CO H O
Ejemplo Escribir las expresiones de Kc para los siguientes
equilibrios quiacutemicos
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)
28
Ejercicio 19 En un recipiente de 5 litros se introducen 1 mol de dioacutexido
de azufre y 1 mol de oxiacutegeno gaseoso y se calienta a 1000 ordmC
establecieacutendose el siguiente equilibrio
2 SO2 (g) + O2 (g) harr 2 SO3 (g)
Una vez alcanzado el equilibrio se encuentran 015 moles de dioacutexido de
azufre Se pide
a) Composicioacuten de la mezcla en el equilibrio
b) El valor de Kc y Kp
Sustancias 2 SO2 (g) + O2 (g) harr 2 SO3 (g)
Moles
Iniciales 1 1 -
Reaccionan -2x -1x +2x
En el equilibrio 1 ndash 2x 1 - x +2x
Molaridad En el equilibrio
1 minus 2119909
5
1 minus 119909
5
2119909
5
Kc = 119930119926
120785 120784
119930119926120784120784 119926
120784
n so2 = 015 = 1-2x
X = 0425 mol
a) nSO2 =1 ndash 2x = 1 ndash 20425 = 015 mol
nO2 = 1 ndash x = 1 ndash 0425 = 0575 mol
n SO3 = 2x= 2 0425 = 085 mol
29
Ejercicio 19 En un recipiente de 5 litros se introducen 1 mol de dioacutexido
de azufre y 1 mol de oxiacutegeno gaseoso y se calienta a 1000 ordmC
establecieacutendose el siguiente equilibrio
2 SO2 (g) + O2 (g) harr 2 SO3 (g)
Una vez alcanzado el equilibrio se encuentran 015 moles de dioacutexido de
azufre Se pide
b) El valor de Kc y Kp
Kp = Kc (RT) Δn Δn = suma de moles gaseosos producto ndash suma de moles gaseosos reactivo
Kp = Kc (RT) Δn Δn = 2 ndash (2+1) = -1
Kp = 2792 (0082 1273) -1 = 267
Las constantes de equilibrio son Kc igual a 2792 y Kp igual a 267
Kc = 1198781198743
2
11987811987422 1198742
= 0855 2
015
52(05755)
= 2792
30
Ejercicio 6 En un reactor de 25 litros se introducen 72 gramos de SO3 Cuando se alcanza el equilibrio SO3 (g) harr SO2 (g) + frac12 O2 (g)
y a 200 ordmC se observa que la presioacuten total del recipiente es de 18
atm Calcula Kc y Kp para el equilibrio anterior a 200 ordmC
Sustancias SO3 (g) harr SO2 (g) + frac12 O2 (g)
Moles
Iniciales 7280 - -
Reaccionan -1x +1x +12x
En el equilibrio 09 ndash x +x +12x
Molaridad En el equilibrio
09 minus 119909
25
119909
25
12119909
25
nTotal = 09 ndashx +x +12 x
nTotal = 09 +12 x
Kc = 119930119926
120784 119926
120784120783120784
[119930119926120785]
P Total V = n Total RT
18 25 = (09+12x)0082(200+273) x= 052 mol
(sustituyendo)
0152 0208 0104
31
Kc = 119930119926120784 119926120784
120783120784
119930119926120785
= 120782120784120782120790 120782120783120782120786 120783
120784
120782120783120787120784 = 044
Ejercicio 6 En un reactor de 25 litros se introducen 72 gramos de SO3 Cuando se alcanza el equilibrio SO3 (g) harr SO2 (g) + frac12 O2 (g)
y a 200 ordmC se observa que la presioacuten total del recipiente es de 18
atm Calcula Kc y Kp para el equilibrio anterior a 200 ordmC
Kp = Kc (RT) Δn Δn = suma de moles gaseosos producto ndash suma de moles gaseosos reactivo
Kp = Kc (RT) Δn Δn = 1 + frac12 - 1 = 12
Kp = 044 (0082 473) frac12 = 27
Las constantes de equilibrio son Kc igual a 044 y Kp igual a 27
32
Ejemplo En un matraz de 5 litros se introducen 2 moles de PCl5(g) y 1 mol de de
PCl3(g) y se establece el siguiente equilibrio
PCl5(g) harr PCl3(g) + Cl2(g)
Sabiendo que Kc (250 ordmC) = 0042
a) iquestcuaacuteles son las concentraciones de cada sustancia en el equilibrio
b) iquestcuaacutel es el grado de disociacioacuten
Sustancias PCl5(g) harr PCl3(g) + Cl2(g)
Moles
Iniciales 2 1 -
Reaccionan - x +1x +1x
En el equilibrio 2 ndash x 1+ x x
Molaridad En el equilibrio
2 minus 119909
5
1 + 119909
5
119909
5
Kc = 119927119914119949
120785 119914119949
120784
[119927119914119949120787]
33
a) Kc = 119927119914119949
120785 119914119949
120784
[119927119914119949120787]
=
120783+119961 119961
120784120787
[120784minus119961120787] = 0042
[PCl5] = (2 ndash x)5 = 0344 molL
[PCl3] = (1 + x)5 = 0256 molL
[Cl2] = x5 = 0056 mol
119835) 120630 = 119961
120784 =
120782120784120790
120784 = 014 14
Ejemplo En un matraz de 5 litros se introducen 2 moles de PCl5(g) y 1 mol de de
PCl3(g) y se establece el siguiente equilibrio
PCl5(g) harr PCl3(g) + Cl2(g)
Sabiendo que Kc (250 ordmC) = 0042
a) iquestcuaacuteles son las concentraciones de cada sustancia en el equilibrio
b) iquestcuaacutel es el grado de disociacioacuten
x = 028 mol
34
35
Ejemplo 22 En un recipiente cerrado y vaciacuteo de 5 litros se introducen 508 g de iodo
Se eleva la temperatura a 900oC y se alcanza el equilibrio
l2(g) harr 2 l (g)
El valor de Kc para este equilibrio es de 52 x 10-4 Calcula
a) El valor de Kp para el equilibrio a esa temperatura
b) Cuaacutel es el grado de disociacioacuten del iodo
c) La presioacuten parcial del iodo sin disociar
a) Calcular Kp
Kp = Kc (RT) Δn Δn = suma de moles gaseosos producto ndash suma de moles gaseosos reactivo
Kp = Kc (RT) Δn Δn = 2 - 1 = 1
Kp = 000052 (0082 1173) 1 = 005
36
Sustancias l2(g) harr 2 l(g)
Moles
Iniciales 002 -
Reaccionan - x +2x
En el equilibrio 002 ndash x 2x
Molaridad En el equilibrio 002 minus 119909
5
2 119909
5
120787 120782120790
120784120787120786 Mol I2 = = 002 mol de I2
b) Calcular los moles iniciales
37
c) PIodo V = nIodoRT
PIodo 5 = (002 - X)0082(900+273) = 0321 atm
Kc = 119920 120784
[119920120784] =
120784119961 120784
120784120787
[120782120782120784minus119961120787] =
120784120782119935120784
120784120787 (120782120782120784 minus119935) = 000052
120630 = 119961
120782120782120784 =
120782120782120782120785120785
120782120782120784 = 0164 164
X = 00033 mol
a) Qc = 119930119926120785 119925119926
119930119926120784 119925119926120784 =08 2
04 2 = 4 (El volumen del numerador y el denominador se simplifican)
Como Qc gt Kc el sistema no se encuentra en equilibrio y la reaccioacuten se desplazaraacute hacia la izquierda
Ejemplo 33 La constante de equilibrio Kc para la reaccioacuten
SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3 (g) + NO (g)
Es igual a 3 a una temperatura determinada
a) Justifica por queacute no estaacute en equilibrio a la misma temperatura una
mezcla formada por 04 mol de SO2 04 mol de NO2 08 mol de SO3 y 08
molde NO (en un recipiente de un litro)
b) Determina la cantidad que habraacute de cada especie en el momento de
alcanzar el equilibrio
38
Sustancias SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3 (g) + NO (g)
Moles
Iniciales 04 04 08 08
Reaccionan +x +x -x -x
En el equilibrio 04 + x 04+x 08 - x 08 - x
Molaridad En el equilibrio
04 + 119909
1
04 + 119909
1
08 minus 119909
1
08 minus 119909
1
Ejemplo 33 La constante de equilibrio Kc para la reaccioacuten
SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3 (g) + NO (g)
Es igual a 3 a una temperatura determinada
a) Determina la cantidad que habraacute de cada especie en el momento de
alcanzar el equilibrio
a) Kc = 119930119926
120785 119925119926
119930119926120784 119925119926
120784 =08 minus119909 2
04+119909 2 = 4 (El volumen del numerador y el denominador se simplifican)
39
Kc = 119930119926
120785 119925119926
119930119926120784 119925119926
120784 =08 minus119909 2
04+119909 2 = 4
120782120790 minus119961 120784
120782120786+119961 120784 = 4 Resolviendo se obtiene que
x= 004 moles
Equil SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3(g) + NO (g)
Mol eq 04+004 04+004 08ndash004 08ndash004
n (SO3 ) = n (NO) = 076 mol n (SO2 ) = n (NO2) = 044 mol
Ejemplo 33 La constante de equilibrio Kc para la reaccioacuten SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3 (g) + NO (g)
Es igual a 3 a una temperatura determinada
a) Determina la cantidad que habraacute de cada especie en el momento de
alcanzar el equilibrio
40
Ejemplo El proceso de obtencioacuten industrial del amoniaco es
un ejemplo de coacutemo se puede manejar las condiciones de
una reaccioacuten para obtener el maacuteximo rendimiento N2 (g) + 3 H2 (g) rarr 2 NH3 (g) ΔH = -922 kJ
Se trata de un proceso exoteacutermico Trabajar a bajas temperaturas desplaza
el equilibrio hacia la formacioacuten del producto Pero si la temperatura es muy
baja el proceso se vuelve demasiado lento y deja de ser rentable Una
temperatura de 400 ordmC optimiza el efecto de la composicioacuten del equilibrio y de
la velocidad del proceso
Las presiones altas favorecen la formacioacuten de producto ya que desplazan el
equilibrio en el sentido en que se reduzca el nuacutemero de partiacuteculas
El coste de ambos reactivos es similar y por eso se trabaja en proporciones
estequiomeacutetricas Si uno de los reactivos fuese considerablemente maacutes caro
que el otro se trabajariacutea con un exceso del maacutes barato lo que desplazariacutea el
proceso hacia la formacioacuten de maacutes producto
Un catalizador aumenta la velocidad de la reaccioacuten con lo cual se
incrementa tambieacuten la rentabilidad econoacutemica del proceso
41
EQUILIBRIO DE MOLEacuteCULAS (H2 + I2 harr 2 HI)
Equilibrio
quiacutemico
Concentr
acio
nes (
moll)
Tiempo (s)
[HI]
[I2]
[H2]
42
H2(g) + I2(g) harr 2HI(g) Kc = 50
12H2(g) + 12 I2(g) harr HI(g) Krsquoc = (Kc)12
2HI(g) harr H2(g) + I2(g) Kcrsquorsquo = (Kc)
-1
RELACIOacuteN ENTRE K Y LA ECUACIOacuteN
AJUSTADA
13
EQUILIBRIOS EN VARIAS ETAPAS
Hay procesos que pueden tener lugar de forma
encadenada si se dan las circunstancias idoacuteneas
A N2 (g) + O2 (g) harr 2 NO (g) KA = 43 10 -25
B 2 NO(g) + O2 (g) harr 2 NO2 (g) KB = 64 10 9
A+B N2 (g) + 2O2 (g) harr 2 NO2 (g)
KA =119821119822 120784
119821120784[119822120784]
KB =119821119822
120784120784
119821119822 120784[119822120784]
KA+B =119821119822
120784120784
119821120784 119822
120784120784 =
119821119822 120784
119821120784[119822120784]
119821119822
120784120784
119925119926 120784[119822120784] = KA KB
14
n
cp
n
cp
cp
n
cp
)mn()yx(
cmmnn
yyxx
m
B
n
A
y
D
x
Cp
i
m
B
n
A
y
D
x
Cpmn
yx
c
)RT(KK0n si
)RT(KK0n si
KK0n si
)RT(KK
)RT(K)RT(]B[)RT(A
)RT(D)RT(C
PP
PP K
RT]c[RTV
nP donde de nRTPV
PP
PP K
BA
DCK
yD xC mB nA
RELACIOacuteN ENTRE KC Y KP
15
Se trata de determinar la composicioacuten de un sistema en el estado de equilibrio para ello
conocemos la composicioacuten inicial lo que reacciona y la composicioacuten en el equilibrio
Hay dos planteamientos tiacutepicos
El caacutelculo de la constante de equilibrio conociendo la proporcioacuten de sustancia que reacciona
Teniendo las cantidades de todas las sustancias que intervienen en un proceso determinar el
modo en que va a evolucionar el sistema y la composicioacuten del estado de equilibrio
EQUILIBRIOS HOMOGEacuteNEOS
ESTUDIO CUANTITATIVO
Sustancias 2 AB A2 + B2
Moles
Iniciales ni - -
Reaccionan -2x +x +x
En el
equilibrio ni ndash 2x +x +x
Molaridad En el
equilibrio
ni ndash 2x
V
+x
V
+x
V
nTotal
Problema 1 Problema 2 16
EQUILIBRIOS HOMOGEacuteNEOS
ESTUDIO CUANTITATIVO
El grado de disociacioacuten α de
una sustancia es la razoacuten entre
la variacioacuten que experimenta el
nuacutemero de moles de la
sustancia y el nuacutemero de
moles iniciales
α = 119950119952119949 119955119942119938119940119940119946119952119951119938119951
119950119952119949 119946119951119946119940119946119938119949
Se suele expresar en tanto por
ciento
0 lt α lt 1
Para el caacutelculo de Kp
P Total V = n Total RT
P Total = Pi
Presioacuten parcial (Pi)
Pi V = ni RT
Pi = Xi P Total
Problema 3 17 Problema 4
ALTERACIOacuteN DEL ESTADO DE
EQUILIBRIO
Si un sistema se encuentra
en equilibrio (Q = Kc )y se
produce una alteracioacuten en
el sistema
Variacutea la temperatura
Variacutea la presioacuten o el
volumen del recipiente
Se antildeade o retira alguacuten
producto o reactivo del
sistema
El sistema dejaraacute de
estar en ese estado y
evolucionaraacute en un
sentido u otro hasta
alcanzar un nuevo estado
de equilibrio En el
nuevo estado la
composicioacuten es diferente
18
La constante de equilibrio depende de la temperatura
CAMBIO DE LA TEMPERATURA
Al calentar el
sistema
disminuiraacute la
cantidad de
producto
En los procesos exoteacutermicos la Ke
disminuye al aumentar la
temperatura
Al calentar el
sistema
aumentaraacute la
cantidad de
producto
En los procesos endoteacutermicos la Ke
aumenta al aumentar la temperatura
19
Si ΔHordm gt 0 (endoteacutermica) Tuarr se desplazaraacute
a la derecha (productos)
Si ΔHordm lt 0 (exoteacutermica) Tuarr se desplazaraacute
a la izquierda (reactivos)
Un sistema en equilibrio se puede analizar como dos procesos que
se producen de forma reversible endoteacutermico en un sentido y
exoteacutermico en el contrario Al aumentar la temperatura de un
sistema en equilibrio este se desplazaraacute en el sentido del proceso
endoteacutermico
CAMBIO DE LA TEMPERATURA
20
La presioacuten que ejercen los gases es debida al choque de sus partiacuteculas contra las paredes del recipiente en iguales condiciones de temperatura cuanto mayor sea el nuacutemero de partiacuteculas mayor seraacute la presioacuten del sistema
Si se aumenta la presioacuten en un sistema que estaacute en equilibrio este evolucionaraacute en el sentido en que disminuya el nuacutemero de partiacuteculas gaseosas Si disminuye la presioacuten el sistema evolucionaraacute en el sentido en que aumente el nuacutemero de partiacuteculas gaseosas
Si disminuye el volumen del sistema este evolucionaraacute en el sentido en que disminuya el nuacutemero de partiacuteculas en estado gaseosos y viceversa
CAMBIO EN LA PRESIOacuteN O EN EL
VOLUMEN
21
Si en el equilibrio no hay variacioacuten del nuacutemero de moles gaseosos ∆n = 0 el equilibrio no se ve afectado por los cambios de presioacuten Los cambios de presioacuten no afectan a soacutelidos o liacutequidos ya que son praacutecticamente incompresibles esteacuten presentes en sistemas homogeacuteneos o en los sistemas heterogeacuteneos Los cambios que se producen en la presioacuten interna no afectan el equilibrio
CAMBIO EN LA PRESIOacuteN O EN EL
VOLUMEN
22
Cuando a un sistema en equilibrio experimenta un cambio en la concentracioacuten de alguna de las sustancias que lo integran evoluciona oponieacutendose a la causa que provocoacute esa alteracioacuten
Si agrego productos Q gt Kc ⟶ se desplazaraacute a la
izquierda
Si agrego reactivos Q lt Kc ⟶ se desplazaraacute a la
derecha
[reac]
[prod]
[reac]
[prod]K
eq
eq
c Q
CAMBIO EN LA CONCENTRACIOacuteN DE
ALGUNA DE LAS SUSTANCIAS
23
Los catalizadores influyen en la velocidad de
reaccioacuten
Si se agrega un catalizador a un sistema en
equilibrio este puede modificar la velocidad
directa e inversa pero no modifica la posicioacuten del
equilibrio (no modifica los valores de las
funciones termodinaacutemicas) ni tampoco la
constante de equilibrio
INFLUENCIA DE LOS CATALIZADORES
EN EL ESTADO DE EQUILIBRIO
24
ADICIOacuteN DE UN GAS INERTE (a T y V ctes)
No altera el equilibrio Vn
Vn
[reac]
[prod]
reac
prod
ADICIOacuteN DE UN REACTIVOPRODUCTO
SOacuteLIDO O LIacuteQUIDO
No altera el equilibrio
25
ldquoCuando un sistema en equilibrio
experimenta una transformacioacuten
dicho sistema evoluciona para
alcanzar un nuevo equilibrio en el
sentido en que se oponga a la
transformacioacutenrdquo
Henri Louis Le Chacirctelier
(1850-1936)
ENUNCIADO DEL PRINCIPIO DE LE
CHATELIER
26
tiempo
KC asymp 100
conce
ntr
aci
oacuten
tiempo
KC gt 105
conce
ntr
aci
oacuten
KC lt 10-2
conce
ntr
aci
oacuten
tiempo
SIGNIFICADO DEL VALOR DE KC
27
a)
b)
c)
d)
2
2
2 4
[ ]
[ ]c
NOK
N O
2
2
2
[ ]
[ ] [ ]c
NOClK
NO Cl
2[ ]cK CO
2 2[ ] [ ]cK CO H O
Ejemplo Escribir las expresiones de Kc para los siguientes
equilibrios quiacutemicos
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)
28
Ejercicio 19 En un recipiente de 5 litros se introducen 1 mol de dioacutexido
de azufre y 1 mol de oxiacutegeno gaseoso y se calienta a 1000 ordmC
establecieacutendose el siguiente equilibrio
2 SO2 (g) + O2 (g) harr 2 SO3 (g)
Una vez alcanzado el equilibrio se encuentran 015 moles de dioacutexido de
azufre Se pide
a) Composicioacuten de la mezcla en el equilibrio
b) El valor de Kc y Kp
Sustancias 2 SO2 (g) + O2 (g) harr 2 SO3 (g)
Moles
Iniciales 1 1 -
Reaccionan -2x -1x +2x
En el equilibrio 1 ndash 2x 1 - x +2x
Molaridad En el equilibrio
1 minus 2119909
5
1 minus 119909
5
2119909
5
Kc = 119930119926
120785 120784
119930119926120784120784 119926
120784
n so2 = 015 = 1-2x
X = 0425 mol
a) nSO2 =1 ndash 2x = 1 ndash 20425 = 015 mol
nO2 = 1 ndash x = 1 ndash 0425 = 0575 mol
n SO3 = 2x= 2 0425 = 085 mol
29
Ejercicio 19 En un recipiente de 5 litros se introducen 1 mol de dioacutexido
de azufre y 1 mol de oxiacutegeno gaseoso y se calienta a 1000 ordmC
establecieacutendose el siguiente equilibrio
2 SO2 (g) + O2 (g) harr 2 SO3 (g)
Una vez alcanzado el equilibrio se encuentran 015 moles de dioacutexido de
azufre Se pide
b) El valor de Kc y Kp
Kp = Kc (RT) Δn Δn = suma de moles gaseosos producto ndash suma de moles gaseosos reactivo
Kp = Kc (RT) Δn Δn = 2 ndash (2+1) = -1
Kp = 2792 (0082 1273) -1 = 267
Las constantes de equilibrio son Kc igual a 2792 y Kp igual a 267
Kc = 1198781198743
2
11987811987422 1198742
= 0855 2
015
52(05755)
= 2792
30
Ejercicio 6 En un reactor de 25 litros se introducen 72 gramos de SO3 Cuando se alcanza el equilibrio SO3 (g) harr SO2 (g) + frac12 O2 (g)
y a 200 ordmC se observa que la presioacuten total del recipiente es de 18
atm Calcula Kc y Kp para el equilibrio anterior a 200 ordmC
Sustancias SO3 (g) harr SO2 (g) + frac12 O2 (g)
Moles
Iniciales 7280 - -
Reaccionan -1x +1x +12x
En el equilibrio 09 ndash x +x +12x
Molaridad En el equilibrio
09 minus 119909
25
119909
25
12119909
25
nTotal = 09 ndashx +x +12 x
nTotal = 09 +12 x
Kc = 119930119926
120784 119926
120784120783120784
[119930119926120785]
P Total V = n Total RT
18 25 = (09+12x)0082(200+273) x= 052 mol
(sustituyendo)
0152 0208 0104
31
Kc = 119930119926120784 119926120784
120783120784
119930119926120785
= 120782120784120782120790 120782120783120782120786 120783
120784
120782120783120787120784 = 044
Ejercicio 6 En un reactor de 25 litros se introducen 72 gramos de SO3 Cuando se alcanza el equilibrio SO3 (g) harr SO2 (g) + frac12 O2 (g)
y a 200 ordmC se observa que la presioacuten total del recipiente es de 18
atm Calcula Kc y Kp para el equilibrio anterior a 200 ordmC
Kp = Kc (RT) Δn Δn = suma de moles gaseosos producto ndash suma de moles gaseosos reactivo
Kp = Kc (RT) Δn Δn = 1 + frac12 - 1 = 12
Kp = 044 (0082 473) frac12 = 27
Las constantes de equilibrio son Kc igual a 044 y Kp igual a 27
32
Ejemplo En un matraz de 5 litros se introducen 2 moles de PCl5(g) y 1 mol de de
PCl3(g) y se establece el siguiente equilibrio
PCl5(g) harr PCl3(g) + Cl2(g)
Sabiendo que Kc (250 ordmC) = 0042
a) iquestcuaacuteles son las concentraciones de cada sustancia en el equilibrio
b) iquestcuaacutel es el grado de disociacioacuten
Sustancias PCl5(g) harr PCl3(g) + Cl2(g)
Moles
Iniciales 2 1 -
Reaccionan - x +1x +1x
En el equilibrio 2 ndash x 1+ x x
Molaridad En el equilibrio
2 minus 119909
5
1 + 119909
5
119909
5
Kc = 119927119914119949
120785 119914119949
120784
[119927119914119949120787]
33
a) Kc = 119927119914119949
120785 119914119949
120784
[119927119914119949120787]
=
120783+119961 119961
120784120787
[120784minus119961120787] = 0042
[PCl5] = (2 ndash x)5 = 0344 molL
[PCl3] = (1 + x)5 = 0256 molL
[Cl2] = x5 = 0056 mol
119835) 120630 = 119961
120784 =
120782120784120790
120784 = 014 14
Ejemplo En un matraz de 5 litros se introducen 2 moles de PCl5(g) y 1 mol de de
PCl3(g) y se establece el siguiente equilibrio
PCl5(g) harr PCl3(g) + Cl2(g)
Sabiendo que Kc (250 ordmC) = 0042
a) iquestcuaacuteles son las concentraciones de cada sustancia en el equilibrio
b) iquestcuaacutel es el grado de disociacioacuten
x = 028 mol
34
35
Ejemplo 22 En un recipiente cerrado y vaciacuteo de 5 litros se introducen 508 g de iodo
Se eleva la temperatura a 900oC y se alcanza el equilibrio
l2(g) harr 2 l (g)
El valor de Kc para este equilibrio es de 52 x 10-4 Calcula
a) El valor de Kp para el equilibrio a esa temperatura
b) Cuaacutel es el grado de disociacioacuten del iodo
c) La presioacuten parcial del iodo sin disociar
a) Calcular Kp
Kp = Kc (RT) Δn Δn = suma de moles gaseosos producto ndash suma de moles gaseosos reactivo
Kp = Kc (RT) Δn Δn = 2 - 1 = 1
Kp = 000052 (0082 1173) 1 = 005
36
Sustancias l2(g) harr 2 l(g)
Moles
Iniciales 002 -
Reaccionan - x +2x
En el equilibrio 002 ndash x 2x
Molaridad En el equilibrio 002 minus 119909
5
2 119909
5
120787 120782120790
120784120787120786 Mol I2 = = 002 mol de I2
b) Calcular los moles iniciales
37
c) PIodo V = nIodoRT
PIodo 5 = (002 - X)0082(900+273) = 0321 atm
Kc = 119920 120784
[119920120784] =
120784119961 120784
120784120787
[120782120782120784minus119961120787] =
120784120782119935120784
120784120787 (120782120782120784 minus119935) = 000052
120630 = 119961
120782120782120784 =
120782120782120782120785120785
120782120782120784 = 0164 164
X = 00033 mol
a) Qc = 119930119926120785 119925119926
119930119926120784 119925119926120784 =08 2
04 2 = 4 (El volumen del numerador y el denominador se simplifican)
Como Qc gt Kc el sistema no se encuentra en equilibrio y la reaccioacuten se desplazaraacute hacia la izquierda
Ejemplo 33 La constante de equilibrio Kc para la reaccioacuten
SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3 (g) + NO (g)
Es igual a 3 a una temperatura determinada
a) Justifica por queacute no estaacute en equilibrio a la misma temperatura una
mezcla formada por 04 mol de SO2 04 mol de NO2 08 mol de SO3 y 08
molde NO (en un recipiente de un litro)
b) Determina la cantidad que habraacute de cada especie en el momento de
alcanzar el equilibrio
38
Sustancias SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3 (g) + NO (g)
Moles
Iniciales 04 04 08 08
Reaccionan +x +x -x -x
En el equilibrio 04 + x 04+x 08 - x 08 - x
Molaridad En el equilibrio
04 + 119909
1
04 + 119909
1
08 minus 119909
1
08 minus 119909
1
Ejemplo 33 La constante de equilibrio Kc para la reaccioacuten
SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3 (g) + NO (g)
Es igual a 3 a una temperatura determinada
a) Determina la cantidad que habraacute de cada especie en el momento de
alcanzar el equilibrio
a) Kc = 119930119926
120785 119925119926
119930119926120784 119925119926
120784 =08 minus119909 2
04+119909 2 = 4 (El volumen del numerador y el denominador se simplifican)
39
Kc = 119930119926
120785 119925119926
119930119926120784 119925119926
120784 =08 minus119909 2
04+119909 2 = 4
120782120790 minus119961 120784
120782120786+119961 120784 = 4 Resolviendo se obtiene que
x= 004 moles
Equil SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3(g) + NO (g)
Mol eq 04+004 04+004 08ndash004 08ndash004
n (SO3 ) = n (NO) = 076 mol n (SO2 ) = n (NO2) = 044 mol
Ejemplo 33 La constante de equilibrio Kc para la reaccioacuten SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3 (g) + NO (g)
Es igual a 3 a una temperatura determinada
a) Determina la cantidad que habraacute de cada especie en el momento de
alcanzar el equilibrio
40
Ejemplo El proceso de obtencioacuten industrial del amoniaco es
un ejemplo de coacutemo se puede manejar las condiciones de
una reaccioacuten para obtener el maacuteximo rendimiento N2 (g) + 3 H2 (g) rarr 2 NH3 (g) ΔH = -922 kJ
Se trata de un proceso exoteacutermico Trabajar a bajas temperaturas desplaza
el equilibrio hacia la formacioacuten del producto Pero si la temperatura es muy
baja el proceso se vuelve demasiado lento y deja de ser rentable Una
temperatura de 400 ordmC optimiza el efecto de la composicioacuten del equilibrio y de
la velocidad del proceso
Las presiones altas favorecen la formacioacuten de producto ya que desplazan el
equilibrio en el sentido en que se reduzca el nuacutemero de partiacuteculas
El coste de ambos reactivos es similar y por eso se trabaja en proporciones
estequiomeacutetricas Si uno de los reactivos fuese considerablemente maacutes caro
que el otro se trabajariacutea con un exceso del maacutes barato lo que desplazariacutea el
proceso hacia la formacioacuten de maacutes producto
Un catalizador aumenta la velocidad de la reaccioacuten con lo cual se
incrementa tambieacuten la rentabilidad econoacutemica del proceso
41
EQUILIBRIO DE MOLEacuteCULAS (H2 + I2 harr 2 HI)
Equilibrio
quiacutemico
Concentr
acio
nes (
moll)
Tiempo (s)
[HI]
[I2]
[H2]
42
EQUILIBRIOS EN VARIAS ETAPAS
Hay procesos que pueden tener lugar de forma
encadenada si se dan las circunstancias idoacuteneas
A N2 (g) + O2 (g) harr 2 NO (g) KA = 43 10 -25
B 2 NO(g) + O2 (g) harr 2 NO2 (g) KB = 64 10 9
A+B N2 (g) + 2O2 (g) harr 2 NO2 (g)
KA =119821119822 120784
119821120784[119822120784]
KB =119821119822
120784120784
119821119822 120784[119822120784]
KA+B =119821119822
120784120784
119821120784 119822
120784120784 =
119821119822 120784
119821120784[119822120784]
119821119822
120784120784
119925119926 120784[119822120784] = KA KB
14
n
cp
n
cp
cp
n
cp
)mn()yx(
cmmnn
yyxx
m
B
n
A
y
D
x
Cp
i
m
B
n
A
y
D
x
Cpmn
yx
c
)RT(KK0n si
)RT(KK0n si
KK0n si
)RT(KK
)RT(K)RT(]B[)RT(A
)RT(D)RT(C
PP
PP K
RT]c[RTV
nP donde de nRTPV
PP
PP K
BA
DCK
yD xC mB nA
RELACIOacuteN ENTRE KC Y KP
15
Se trata de determinar la composicioacuten de un sistema en el estado de equilibrio para ello
conocemos la composicioacuten inicial lo que reacciona y la composicioacuten en el equilibrio
Hay dos planteamientos tiacutepicos
El caacutelculo de la constante de equilibrio conociendo la proporcioacuten de sustancia que reacciona
Teniendo las cantidades de todas las sustancias que intervienen en un proceso determinar el
modo en que va a evolucionar el sistema y la composicioacuten del estado de equilibrio
EQUILIBRIOS HOMOGEacuteNEOS
ESTUDIO CUANTITATIVO
Sustancias 2 AB A2 + B2
Moles
Iniciales ni - -
Reaccionan -2x +x +x
En el
equilibrio ni ndash 2x +x +x
Molaridad En el
equilibrio
ni ndash 2x
V
+x
V
+x
V
nTotal
Problema 1 Problema 2 16
EQUILIBRIOS HOMOGEacuteNEOS
ESTUDIO CUANTITATIVO
El grado de disociacioacuten α de
una sustancia es la razoacuten entre
la variacioacuten que experimenta el
nuacutemero de moles de la
sustancia y el nuacutemero de
moles iniciales
α = 119950119952119949 119955119942119938119940119940119946119952119951119938119951
119950119952119949 119946119951119946119940119946119938119949
Se suele expresar en tanto por
ciento
0 lt α lt 1
Para el caacutelculo de Kp
P Total V = n Total RT
P Total = Pi
Presioacuten parcial (Pi)
Pi V = ni RT
Pi = Xi P Total
Problema 3 17 Problema 4
ALTERACIOacuteN DEL ESTADO DE
EQUILIBRIO
Si un sistema se encuentra
en equilibrio (Q = Kc )y se
produce una alteracioacuten en
el sistema
Variacutea la temperatura
Variacutea la presioacuten o el
volumen del recipiente
Se antildeade o retira alguacuten
producto o reactivo del
sistema
El sistema dejaraacute de
estar en ese estado y
evolucionaraacute en un
sentido u otro hasta
alcanzar un nuevo estado
de equilibrio En el
nuevo estado la
composicioacuten es diferente
18
La constante de equilibrio depende de la temperatura
CAMBIO DE LA TEMPERATURA
Al calentar el
sistema
disminuiraacute la
cantidad de
producto
En los procesos exoteacutermicos la Ke
disminuye al aumentar la
temperatura
Al calentar el
sistema
aumentaraacute la
cantidad de
producto
En los procesos endoteacutermicos la Ke
aumenta al aumentar la temperatura
19
Si ΔHordm gt 0 (endoteacutermica) Tuarr se desplazaraacute
a la derecha (productos)
Si ΔHordm lt 0 (exoteacutermica) Tuarr se desplazaraacute
a la izquierda (reactivos)
Un sistema en equilibrio se puede analizar como dos procesos que
se producen de forma reversible endoteacutermico en un sentido y
exoteacutermico en el contrario Al aumentar la temperatura de un
sistema en equilibrio este se desplazaraacute en el sentido del proceso
endoteacutermico
CAMBIO DE LA TEMPERATURA
20
La presioacuten que ejercen los gases es debida al choque de sus partiacuteculas contra las paredes del recipiente en iguales condiciones de temperatura cuanto mayor sea el nuacutemero de partiacuteculas mayor seraacute la presioacuten del sistema
Si se aumenta la presioacuten en un sistema que estaacute en equilibrio este evolucionaraacute en el sentido en que disminuya el nuacutemero de partiacuteculas gaseosas Si disminuye la presioacuten el sistema evolucionaraacute en el sentido en que aumente el nuacutemero de partiacuteculas gaseosas
Si disminuye el volumen del sistema este evolucionaraacute en el sentido en que disminuya el nuacutemero de partiacuteculas en estado gaseosos y viceversa
CAMBIO EN LA PRESIOacuteN O EN EL
VOLUMEN
21
Si en el equilibrio no hay variacioacuten del nuacutemero de moles gaseosos ∆n = 0 el equilibrio no se ve afectado por los cambios de presioacuten Los cambios de presioacuten no afectan a soacutelidos o liacutequidos ya que son praacutecticamente incompresibles esteacuten presentes en sistemas homogeacuteneos o en los sistemas heterogeacuteneos Los cambios que se producen en la presioacuten interna no afectan el equilibrio
CAMBIO EN LA PRESIOacuteN O EN EL
VOLUMEN
22
Cuando a un sistema en equilibrio experimenta un cambio en la concentracioacuten de alguna de las sustancias que lo integran evoluciona oponieacutendose a la causa que provocoacute esa alteracioacuten
Si agrego productos Q gt Kc ⟶ se desplazaraacute a la
izquierda
Si agrego reactivos Q lt Kc ⟶ se desplazaraacute a la
derecha
[reac]
[prod]
[reac]
[prod]K
eq
eq
c Q
CAMBIO EN LA CONCENTRACIOacuteN DE
ALGUNA DE LAS SUSTANCIAS
23
Los catalizadores influyen en la velocidad de
reaccioacuten
Si se agrega un catalizador a un sistema en
equilibrio este puede modificar la velocidad
directa e inversa pero no modifica la posicioacuten del
equilibrio (no modifica los valores de las
funciones termodinaacutemicas) ni tampoco la
constante de equilibrio
INFLUENCIA DE LOS CATALIZADORES
EN EL ESTADO DE EQUILIBRIO
24
ADICIOacuteN DE UN GAS INERTE (a T y V ctes)
No altera el equilibrio Vn
Vn
[reac]
[prod]
reac
prod
ADICIOacuteN DE UN REACTIVOPRODUCTO
SOacuteLIDO O LIacuteQUIDO
No altera el equilibrio
25
ldquoCuando un sistema en equilibrio
experimenta una transformacioacuten
dicho sistema evoluciona para
alcanzar un nuevo equilibrio en el
sentido en que se oponga a la
transformacioacutenrdquo
Henri Louis Le Chacirctelier
(1850-1936)
ENUNCIADO DEL PRINCIPIO DE LE
CHATELIER
26
tiempo
KC asymp 100
conce
ntr
aci
oacuten
tiempo
KC gt 105
conce
ntr
aci
oacuten
KC lt 10-2
conce
ntr
aci
oacuten
tiempo
SIGNIFICADO DEL VALOR DE KC
27
a)
b)
c)
d)
2
2
2 4
[ ]
[ ]c
NOK
N O
2
2
2
[ ]
[ ] [ ]c
NOClK
NO Cl
2[ ]cK CO
2 2[ ] [ ]cK CO H O
Ejemplo Escribir las expresiones de Kc para los siguientes
equilibrios quiacutemicos
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)
28
Ejercicio 19 En un recipiente de 5 litros se introducen 1 mol de dioacutexido
de azufre y 1 mol de oxiacutegeno gaseoso y se calienta a 1000 ordmC
establecieacutendose el siguiente equilibrio
2 SO2 (g) + O2 (g) harr 2 SO3 (g)
Una vez alcanzado el equilibrio se encuentran 015 moles de dioacutexido de
azufre Se pide
a) Composicioacuten de la mezcla en el equilibrio
b) El valor de Kc y Kp
Sustancias 2 SO2 (g) + O2 (g) harr 2 SO3 (g)
Moles
Iniciales 1 1 -
Reaccionan -2x -1x +2x
En el equilibrio 1 ndash 2x 1 - x +2x
Molaridad En el equilibrio
1 minus 2119909
5
1 minus 119909
5
2119909
5
Kc = 119930119926
120785 120784
119930119926120784120784 119926
120784
n so2 = 015 = 1-2x
X = 0425 mol
a) nSO2 =1 ndash 2x = 1 ndash 20425 = 015 mol
nO2 = 1 ndash x = 1 ndash 0425 = 0575 mol
n SO3 = 2x= 2 0425 = 085 mol
29
Ejercicio 19 En un recipiente de 5 litros se introducen 1 mol de dioacutexido
de azufre y 1 mol de oxiacutegeno gaseoso y se calienta a 1000 ordmC
establecieacutendose el siguiente equilibrio
2 SO2 (g) + O2 (g) harr 2 SO3 (g)
Una vez alcanzado el equilibrio se encuentran 015 moles de dioacutexido de
azufre Se pide
b) El valor de Kc y Kp
Kp = Kc (RT) Δn Δn = suma de moles gaseosos producto ndash suma de moles gaseosos reactivo
Kp = Kc (RT) Δn Δn = 2 ndash (2+1) = -1
Kp = 2792 (0082 1273) -1 = 267
Las constantes de equilibrio son Kc igual a 2792 y Kp igual a 267
Kc = 1198781198743
2
11987811987422 1198742
= 0855 2
015
52(05755)
= 2792
30
Ejercicio 6 En un reactor de 25 litros se introducen 72 gramos de SO3 Cuando se alcanza el equilibrio SO3 (g) harr SO2 (g) + frac12 O2 (g)
y a 200 ordmC se observa que la presioacuten total del recipiente es de 18
atm Calcula Kc y Kp para el equilibrio anterior a 200 ordmC
Sustancias SO3 (g) harr SO2 (g) + frac12 O2 (g)
Moles
Iniciales 7280 - -
Reaccionan -1x +1x +12x
En el equilibrio 09 ndash x +x +12x
Molaridad En el equilibrio
09 minus 119909
25
119909
25
12119909
25
nTotal = 09 ndashx +x +12 x
nTotal = 09 +12 x
Kc = 119930119926
120784 119926
120784120783120784
[119930119926120785]
P Total V = n Total RT
18 25 = (09+12x)0082(200+273) x= 052 mol
(sustituyendo)
0152 0208 0104
31
Kc = 119930119926120784 119926120784
120783120784
119930119926120785
= 120782120784120782120790 120782120783120782120786 120783
120784
120782120783120787120784 = 044
Ejercicio 6 En un reactor de 25 litros se introducen 72 gramos de SO3 Cuando se alcanza el equilibrio SO3 (g) harr SO2 (g) + frac12 O2 (g)
y a 200 ordmC se observa que la presioacuten total del recipiente es de 18
atm Calcula Kc y Kp para el equilibrio anterior a 200 ordmC
Kp = Kc (RT) Δn Δn = suma de moles gaseosos producto ndash suma de moles gaseosos reactivo
Kp = Kc (RT) Δn Δn = 1 + frac12 - 1 = 12
Kp = 044 (0082 473) frac12 = 27
Las constantes de equilibrio son Kc igual a 044 y Kp igual a 27
32
Ejemplo En un matraz de 5 litros se introducen 2 moles de PCl5(g) y 1 mol de de
PCl3(g) y se establece el siguiente equilibrio
PCl5(g) harr PCl3(g) + Cl2(g)
Sabiendo que Kc (250 ordmC) = 0042
a) iquestcuaacuteles son las concentraciones de cada sustancia en el equilibrio
b) iquestcuaacutel es el grado de disociacioacuten
Sustancias PCl5(g) harr PCl3(g) + Cl2(g)
Moles
Iniciales 2 1 -
Reaccionan - x +1x +1x
En el equilibrio 2 ndash x 1+ x x
Molaridad En el equilibrio
2 minus 119909
5
1 + 119909
5
119909
5
Kc = 119927119914119949
120785 119914119949
120784
[119927119914119949120787]
33
a) Kc = 119927119914119949
120785 119914119949
120784
[119927119914119949120787]
=
120783+119961 119961
120784120787
[120784minus119961120787] = 0042
[PCl5] = (2 ndash x)5 = 0344 molL
[PCl3] = (1 + x)5 = 0256 molL
[Cl2] = x5 = 0056 mol
119835) 120630 = 119961
120784 =
120782120784120790
120784 = 014 14
Ejemplo En un matraz de 5 litros se introducen 2 moles de PCl5(g) y 1 mol de de
PCl3(g) y se establece el siguiente equilibrio
PCl5(g) harr PCl3(g) + Cl2(g)
Sabiendo que Kc (250 ordmC) = 0042
a) iquestcuaacuteles son las concentraciones de cada sustancia en el equilibrio
b) iquestcuaacutel es el grado de disociacioacuten
x = 028 mol
34
35
Ejemplo 22 En un recipiente cerrado y vaciacuteo de 5 litros se introducen 508 g de iodo
Se eleva la temperatura a 900oC y se alcanza el equilibrio
l2(g) harr 2 l (g)
El valor de Kc para este equilibrio es de 52 x 10-4 Calcula
a) El valor de Kp para el equilibrio a esa temperatura
b) Cuaacutel es el grado de disociacioacuten del iodo
c) La presioacuten parcial del iodo sin disociar
a) Calcular Kp
Kp = Kc (RT) Δn Δn = suma de moles gaseosos producto ndash suma de moles gaseosos reactivo
Kp = Kc (RT) Δn Δn = 2 - 1 = 1
Kp = 000052 (0082 1173) 1 = 005
36
Sustancias l2(g) harr 2 l(g)
Moles
Iniciales 002 -
Reaccionan - x +2x
En el equilibrio 002 ndash x 2x
Molaridad En el equilibrio 002 minus 119909
5
2 119909
5
120787 120782120790
120784120787120786 Mol I2 = = 002 mol de I2
b) Calcular los moles iniciales
37
c) PIodo V = nIodoRT
PIodo 5 = (002 - X)0082(900+273) = 0321 atm
Kc = 119920 120784
[119920120784] =
120784119961 120784
120784120787
[120782120782120784minus119961120787] =
120784120782119935120784
120784120787 (120782120782120784 minus119935) = 000052
120630 = 119961
120782120782120784 =
120782120782120782120785120785
120782120782120784 = 0164 164
X = 00033 mol
a) Qc = 119930119926120785 119925119926
119930119926120784 119925119926120784 =08 2
04 2 = 4 (El volumen del numerador y el denominador se simplifican)
Como Qc gt Kc el sistema no se encuentra en equilibrio y la reaccioacuten se desplazaraacute hacia la izquierda
Ejemplo 33 La constante de equilibrio Kc para la reaccioacuten
SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3 (g) + NO (g)
Es igual a 3 a una temperatura determinada
a) Justifica por queacute no estaacute en equilibrio a la misma temperatura una
mezcla formada por 04 mol de SO2 04 mol de NO2 08 mol de SO3 y 08
molde NO (en un recipiente de un litro)
b) Determina la cantidad que habraacute de cada especie en el momento de
alcanzar el equilibrio
38
Sustancias SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3 (g) + NO (g)
Moles
Iniciales 04 04 08 08
Reaccionan +x +x -x -x
En el equilibrio 04 + x 04+x 08 - x 08 - x
Molaridad En el equilibrio
04 + 119909
1
04 + 119909
1
08 minus 119909
1
08 minus 119909
1
Ejemplo 33 La constante de equilibrio Kc para la reaccioacuten
SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3 (g) + NO (g)
Es igual a 3 a una temperatura determinada
a) Determina la cantidad que habraacute de cada especie en el momento de
alcanzar el equilibrio
a) Kc = 119930119926
120785 119925119926
119930119926120784 119925119926
120784 =08 minus119909 2
04+119909 2 = 4 (El volumen del numerador y el denominador se simplifican)
39
Kc = 119930119926
120785 119925119926
119930119926120784 119925119926
120784 =08 minus119909 2
04+119909 2 = 4
120782120790 minus119961 120784
120782120786+119961 120784 = 4 Resolviendo se obtiene que
x= 004 moles
Equil SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3(g) + NO (g)
Mol eq 04+004 04+004 08ndash004 08ndash004
n (SO3 ) = n (NO) = 076 mol n (SO2 ) = n (NO2) = 044 mol
Ejemplo 33 La constante de equilibrio Kc para la reaccioacuten SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3 (g) + NO (g)
Es igual a 3 a una temperatura determinada
a) Determina la cantidad que habraacute de cada especie en el momento de
alcanzar el equilibrio
40
Ejemplo El proceso de obtencioacuten industrial del amoniaco es
un ejemplo de coacutemo se puede manejar las condiciones de
una reaccioacuten para obtener el maacuteximo rendimiento N2 (g) + 3 H2 (g) rarr 2 NH3 (g) ΔH = -922 kJ
Se trata de un proceso exoteacutermico Trabajar a bajas temperaturas desplaza
el equilibrio hacia la formacioacuten del producto Pero si la temperatura es muy
baja el proceso se vuelve demasiado lento y deja de ser rentable Una
temperatura de 400 ordmC optimiza el efecto de la composicioacuten del equilibrio y de
la velocidad del proceso
Las presiones altas favorecen la formacioacuten de producto ya que desplazan el
equilibrio en el sentido en que se reduzca el nuacutemero de partiacuteculas
El coste de ambos reactivos es similar y por eso se trabaja en proporciones
estequiomeacutetricas Si uno de los reactivos fuese considerablemente maacutes caro
que el otro se trabajariacutea con un exceso del maacutes barato lo que desplazariacutea el
proceso hacia la formacioacuten de maacutes producto
Un catalizador aumenta la velocidad de la reaccioacuten con lo cual se
incrementa tambieacuten la rentabilidad econoacutemica del proceso
41
EQUILIBRIO DE MOLEacuteCULAS (H2 + I2 harr 2 HI)
Equilibrio
quiacutemico
Concentr
acio
nes (
moll)
Tiempo (s)
[HI]
[I2]
[H2]
42
n
cp
n
cp
cp
n
cp
)mn()yx(
cmmnn
yyxx
m
B
n
A
y
D
x
Cp
i
m
B
n
A
y
D
x
Cpmn
yx
c
)RT(KK0n si
)RT(KK0n si
KK0n si
)RT(KK
)RT(K)RT(]B[)RT(A
)RT(D)RT(C
PP
PP K
RT]c[RTV
nP donde de nRTPV
PP
PP K
BA
DCK
yD xC mB nA
RELACIOacuteN ENTRE KC Y KP
15
Se trata de determinar la composicioacuten de un sistema en el estado de equilibrio para ello
conocemos la composicioacuten inicial lo que reacciona y la composicioacuten en el equilibrio
Hay dos planteamientos tiacutepicos
El caacutelculo de la constante de equilibrio conociendo la proporcioacuten de sustancia que reacciona
Teniendo las cantidades de todas las sustancias que intervienen en un proceso determinar el
modo en que va a evolucionar el sistema y la composicioacuten del estado de equilibrio
EQUILIBRIOS HOMOGEacuteNEOS
ESTUDIO CUANTITATIVO
Sustancias 2 AB A2 + B2
Moles
Iniciales ni - -
Reaccionan -2x +x +x
En el
equilibrio ni ndash 2x +x +x
Molaridad En el
equilibrio
ni ndash 2x
V
+x
V
+x
V
nTotal
Problema 1 Problema 2 16
EQUILIBRIOS HOMOGEacuteNEOS
ESTUDIO CUANTITATIVO
El grado de disociacioacuten α de
una sustancia es la razoacuten entre
la variacioacuten que experimenta el
nuacutemero de moles de la
sustancia y el nuacutemero de
moles iniciales
α = 119950119952119949 119955119942119938119940119940119946119952119951119938119951
119950119952119949 119946119951119946119940119946119938119949
Se suele expresar en tanto por
ciento
0 lt α lt 1
Para el caacutelculo de Kp
P Total V = n Total RT
P Total = Pi
Presioacuten parcial (Pi)
Pi V = ni RT
Pi = Xi P Total
Problema 3 17 Problema 4
ALTERACIOacuteN DEL ESTADO DE
EQUILIBRIO
Si un sistema se encuentra
en equilibrio (Q = Kc )y se
produce una alteracioacuten en
el sistema
Variacutea la temperatura
Variacutea la presioacuten o el
volumen del recipiente
Se antildeade o retira alguacuten
producto o reactivo del
sistema
El sistema dejaraacute de
estar en ese estado y
evolucionaraacute en un
sentido u otro hasta
alcanzar un nuevo estado
de equilibrio En el
nuevo estado la
composicioacuten es diferente
18
La constante de equilibrio depende de la temperatura
CAMBIO DE LA TEMPERATURA
Al calentar el
sistema
disminuiraacute la
cantidad de
producto
En los procesos exoteacutermicos la Ke
disminuye al aumentar la
temperatura
Al calentar el
sistema
aumentaraacute la
cantidad de
producto
En los procesos endoteacutermicos la Ke
aumenta al aumentar la temperatura
19
Si ΔHordm gt 0 (endoteacutermica) Tuarr se desplazaraacute
a la derecha (productos)
Si ΔHordm lt 0 (exoteacutermica) Tuarr se desplazaraacute
a la izquierda (reactivos)
Un sistema en equilibrio se puede analizar como dos procesos que
se producen de forma reversible endoteacutermico en un sentido y
exoteacutermico en el contrario Al aumentar la temperatura de un
sistema en equilibrio este se desplazaraacute en el sentido del proceso
endoteacutermico
CAMBIO DE LA TEMPERATURA
20
La presioacuten que ejercen los gases es debida al choque de sus partiacuteculas contra las paredes del recipiente en iguales condiciones de temperatura cuanto mayor sea el nuacutemero de partiacuteculas mayor seraacute la presioacuten del sistema
Si se aumenta la presioacuten en un sistema que estaacute en equilibrio este evolucionaraacute en el sentido en que disminuya el nuacutemero de partiacuteculas gaseosas Si disminuye la presioacuten el sistema evolucionaraacute en el sentido en que aumente el nuacutemero de partiacuteculas gaseosas
Si disminuye el volumen del sistema este evolucionaraacute en el sentido en que disminuya el nuacutemero de partiacuteculas en estado gaseosos y viceversa
CAMBIO EN LA PRESIOacuteN O EN EL
VOLUMEN
21
Si en el equilibrio no hay variacioacuten del nuacutemero de moles gaseosos ∆n = 0 el equilibrio no se ve afectado por los cambios de presioacuten Los cambios de presioacuten no afectan a soacutelidos o liacutequidos ya que son praacutecticamente incompresibles esteacuten presentes en sistemas homogeacuteneos o en los sistemas heterogeacuteneos Los cambios que se producen en la presioacuten interna no afectan el equilibrio
CAMBIO EN LA PRESIOacuteN O EN EL
VOLUMEN
22
Cuando a un sistema en equilibrio experimenta un cambio en la concentracioacuten de alguna de las sustancias que lo integran evoluciona oponieacutendose a la causa que provocoacute esa alteracioacuten
Si agrego productos Q gt Kc ⟶ se desplazaraacute a la
izquierda
Si agrego reactivos Q lt Kc ⟶ se desplazaraacute a la
derecha
[reac]
[prod]
[reac]
[prod]K
eq
eq
c Q
CAMBIO EN LA CONCENTRACIOacuteN DE
ALGUNA DE LAS SUSTANCIAS
23
Los catalizadores influyen en la velocidad de
reaccioacuten
Si se agrega un catalizador a un sistema en
equilibrio este puede modificar la velocidad
directa e inversa pero no modifica la posicioacuten del
equilibrio (no modifica los valores de las
funciones termodinaacutemicas) ni tampoco la
constante de equilibrio
INFLUENCIA DE LOS CATALIZADORES
EN EL ESTADO DE EQUILIBRIO
24
ADICIOacuteN DE UN GAS INERTE (a T y V ctes)
No altera el equilibrio Vn
Vn
[reac]
[prod]
reac
prod
ADICIOacuteN DE UN REACTIVOPRODUCTO
SOacuteLIDO O LIacuteQUIDO
No altera el equilibrio
25
ldquoCuando un sistema en equilibrio
experimenta una transformacioacuten
dicho sistema evoluciona para
alcanzar un nuevo equilibrio en el
sentido en que se oponga a la
transformacioacutenrdquo
Henri Louis Le Chacirctelier
(1850-1936)
ENUNCIADO DEL PRINCIPIO DE LE
CHATELIER
26
tiempo
KC asymp 100
conce
ntr
aci
oacuten
tiempo
KC gt 105
conce
ntr
aci
oacuten
KC lt 10-2
conce
ntr
aci
oacuten
tiempo
SIGNIFICADO DEL VALOR DE KC
27
a)
b)
c)
d)
2
2
2 4
[ ]
[ ]c
NOK
N O
2
2
2
[ ]
[ ] [ ]c
NOClK
NO Cl
2[ ]cK CO
2 2[ ] [ ]cK CO H O
Ejemplo Escribir las expresiones de Kc para los siguientes
equilibrios quiacutemicos
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)
28
Ejercicio 19 En un recipiente de 5 litros se introducen 1 mol de dioacutexido
de azufre y 1 mol de oxiacutegeno gaseoso y se calienta a 1000 ordmC
establecieacutendose el siguiente equilibrio
2 SO2 (g) + O2 (g) harr 2 SO3 (g)
Una vez alcanzado el equilibrio se encuentran 015 moles de dioacutexido de
azufre Se pide
a) Composicioacuten de la mezcla en el equilibrio
b) El valor de Kc y Kp
Sustancias 2 SO2 (g) + O2 (g) harr 2 SO3 (g)
Moles
Iniciales 1 1 -
Reaccionan -2x -1x +2x
En el equilibrio 1 ndash 2x 1 - x +2x
Molaridad En el equilibrio
1 minus 2119909
5
1 minus 119909
5
2119909
5
Kc = 119930119926
120785 120784
119930119926120784120784 119926
120784
n so2 = 015 = 1-2x
X = 0425 mol
a) nSO2 =1 ndash 2x = 1 ndash 20425 = 015 mol
nO2 = 1 ndash x = 1 ndash 0425 = 0575 mol
n SO3 = 2x= 2 0425 = 085 mol
29
Ejercicio 19 En un recipiente de 5 litros se introducen 1 mol de dioacutexido
de azufre y 1 mol de oxiacutegeno gaseoso y se calienta a 1000 ordmC
establecieacutendose el siguiente equilibrio
2 SO2 (g) + O2 (g) harr 2 SO3 (g)
Una vez alcanzado el equilibrio se encuentran 015 moles de dioacutexido de
azufre Se pide
b) El valor de Kc y Kp
Kp = Kc (RT) Δn Δn = suma de moles gaseosos producto ndash suma de moles gaseosos reactivo
Kp = Kc (RT) Δn Δn = 2 ndash (2+1) = -1
Kp = 2792 (0082 1273) -1 = 267
Las constantes de equilibrio son Kc igual a 2792 y Kp igual a 267
Kc = 1198781198743
2
11987811987422 1198742
= 0855 2
015
52(05755)
= 2792
30
Ejercicio 6 En un reactor de 25 litros se introducen 72 gramos de SO3 Cuando se alcanza el equilibrio SO3 (g) harr SO2 (g) + frac12 O2 (g)
y a 200 ordmC se observa que la presioacuten total del recipiente es de 18
atm Calcula Kc y Kp para el equilibrio anterior a 200 ordmC
Sustancias SO3 (g) harr SO2 (g) + frac12 O2 (g)
Moles
Iniciales 7280 - -
Reaccionan -1x +1x +12x
En el equilibrio 09 ndash x +x +12x
Molaridad En el equilibrio
09 minus 119909
25
119909
25
12119909
25
nTotal = 09 ndashx +x +12 x
nTotal = 09 +12 x
Kc = 119930119926
120784 119926
120784120783120784
[119930119926120785]
P Total V = n Total RT
18 25 = (09+12x)0082(200+273) x= 052 mol
(sustituyendo)
0152 0208 0104
31
Kc = 119930119926120784 119926120784
120783120784
119930119926120785
= 120782120784120782120790 120782120783120782120786 120783
120784
120782120783120787120784 = 044
Ejercicio 6 En un reactor de 25 litros se introducen 72 gramos de SO3 Cuando se alcanza el equilibrio SO3 (g) harr SO2 (g) + frac12 O2 (g)
y a 200 ordmC se observa que la presioacuten total del recipiente es de 18
atm Calcula Kc y Kp para el equilibrio anterior a 200 ordmC
Kp = Kc (RT) Δn Δn = suma de moles gaseosos producto ndash suma de moles gaseosos reactivo
Kp = Kc (RT) Δn Δn = 1 + frac12 - 1 = 12
Kp = 044 (0082 473) frac12 = 27
Las constantes de equilibrio son Kc igual a 044 y Kp igual a 27
32
Ejemplo En un matraz de 5 litros se introducen 2 moles de PCl5(g) y 1 mol de de
PCl3(g) y se establece el siguiente equilibrio
PCl5(g) harr PCl3(g) + Cl2(g)
Sabiendo que Kc (250 ordmC) = 0042
a) iquestcuaacuteles son las concentraciones de cada sustancia en el equilibrio
b) iquestcuaacutel es el grado de disociacioacuten
Sustancias PCl5(g) harr PCl3(g) + Cl2(g)
Moles
Iniciales 2 1 -
Reaccionan - x +1x +1x
En el equilibrio 2 ndash x 1+ x x
Molaridad En el equilibrio
2 minus 119909
5
1 + 119909
5
119909
5
Kc = 119927119914119949
120785 119914119949
120784
[119927119914119949120787]
33
a) Kc = 119927119914119949
120785 119914119949
120784
[119927119914119949120787]
=
120783+119961 119961
120784120787
[120784minus119961120787] = 0042
[PCl5] = (2 ndash x)5 = 0344 molL
[PCl3] = (1 + x)5 = 0256 molL
[Cl2] = x5 = 0056 mol
119835) 120630 = 119961
120784 =
120782120784120790
120784 = 014 14
Ejemplo En un matraz de 5 litros se introducen 2 moles de PCl5(g) y 1 mol de de
PCl3(g) y se establece el siguiente equilibrio
PCl5(g) harr PCl3(g) + Cl2(g)
Sabiendo que Kc (250 ordmC) = 0042
a) iquestcuaacuteles son las concentraciones de cada sustancia en el equilibrio
b) iquestcuaacutel es el grado de disociacioacuten
x = 028 mol
34
35
Ejemplo 22 En un recipiente cerrado y vaciacuteo de 5 litros se introducen 508 g de iodo
Se eleva la temperatura a 900oC y se alcanza el equilibrio
l2(g) harr 2 l (g)
El valor de Kc para este equilibrio es de 52 x 10-4 Calcula
a) El valor de Kp para el equilibrio a esa temperatura
b) Cuaacutel es el grado de disociacioacuten del iodo
c) La presioacuten parcial del iodo sin disociar
a) Calcular Kp
Kp = Kc (RT) Δn Δn = suma de moles gaseosos producto ndash suma de moles gaseosos reactivo
Kp = Kc (RT) Δn Δn = 2 - 1 = 1
Kp = 000052 (0082 1173) 1 = 005
36
Sustancias l2(g) harr 2 l(g)
Moles
Iniciales 002 -
Reaccionan - x +2x
En el equilibrio 002 ndash x 2x
Molaridad En el equilibrio 002 minus 119909
5
2 119909
5
120787 120782120790
120784120787120786 Mol I2 = = 002 mol de I2
b) Calcular los moles iniciales
37
c) PIodo V = nIodoRT
PIodo 5 = (002 - X)0082(900+273) = 0321 atm
Kc = 119920 120784
[119920120784] =
120784119961 120784
120784120787
[120782120782120784minus119961120787] =
120784120782119935120784
120784120787 (120782120782120784 minus119935) = 000052
120630 = 119961
120782120782120784 =
120782120782120782120785120785
120782120782120784 = 0164 164
X = 00033 mol
a) Qc = 119930119926120785 119925119926
119930119926120784 119925119926120784 =08 2
04 2 = 4 (El volumen del numerador y el denominador se simplifican)
Como Qc gt Kc el sistema no se encuentra en equilibrio y la reaccioacuten se desplazaraacute hacia la izquierda
Ejemplo 33 La constante de equilibrio Kc para la reaccioacuten
SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3 (g) + NO (g)
Es igual a 3 a una temperatura determinada
a) Justifica por queacute no estaacute en equilibrio a la misma temperatura una
mezcla formada por 04 mol de SO2 04 mol de NO2 08 mol de SO3 y 08
molde NO (en un recipiente de un litro)
b) Determina la cantidad que habraacute de cada especie en el momento de
alcanzar el equilibrio
38
Sustancias SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3 (g) + NO (g)
Moles
Iniciales 04 04 08 08
Reaccionan +x +x -x -x
En el equilibrio 04 + x 04+x 08 - x 08 - x
Molaridad En el equilibrio
04 + 119909
1
04 + 119909
1
08 minus 119909
1
08 minus 119909
1
Ejemplo 33 La constante de equilibrio Kc para la reaccioacuten
SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3 (g) + NO (g)
Es igual a 3 a una temperatura determinada
a) Determina la cantidad que habraacute de cada especie en el momento de
alcanzar el equilibrio
a) Kc = 119930119926
120785 119925119926
119930119926120784 119925119926
120784 =08 minus119909 2
04+119909 2 = 4 (El volumen del numerador y el denominador se simplifican)
39
Kc = 119930119926
120785 119925119926
119930119926120784 119925119926
120784 =08 minus119909 2
04+119909 2 = 4
120782120790 minus119961 120784
120782120786+119961 120784 = 4 Resolviendo se obtiene que
x= 004 moles
Equil SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3(g) + NO (g)
Mol eq 04+004 04+004 08ndash004 08ndash004
n (SO3 ) = n (NO) = 076 mol n (SO2 ) = n (NO2) = 044 mol
Ejemplo 33 La constante de equilibrio Kc para la reaccioacuten SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3 (g) + NO (g)
Es igual a 3 a una temperatura determinada
a) Determina la cantidad que habraacute de cada especie en el momento de
alcanzar el equilibrio
40
Ejemplo El proceso de obtencioacuten industrial del amoniaco es
un ejemplo de coacutemo se puede manejar las condiciones de
una reaccioacuten para obtener el maacuteximo rendimiento N2 (g) + 3 H2 (g) rarr 2 NH3 (g) ΔH = -922 kJ
Se trata de un proceso exoteacutermico Trabajar a bajas temperaturas desplaza
el equilibrio hacia la formacioacuten del producto Pero si la temperatura es muy
baja el proceso se vuelve demasiado lento y deja de ser rentable Una
temperatura de 400 ordmC optimiza el efecto de la composicioacuten del equilibrio y de
la velocidad del proceso
Las presiones altas favorecen la formacioacuten de producto ya que desplazan el
equilibrio en el sentido en que se reduzca el nuacutemero de partiacuteculas
El coste de ambos reactivos es similar y por eso se trabaja en proporciones
estequiomeacutetricas Si uno de los reactivos fuese considerablemente maacutes caro
que el otro se trabajariacutea con un exceso del maacutes barato lo que desplazariacutea el
proceso hacia la formacioacuten de maacutes producto
Un catalizador aumenta la velocidad de la reaccioacuten con lo cual se
incrementa tambieacuten la rentabilidad econoacutemica del proceso
41
EQUILIBRIO DE MOLEacuteCULAS (H2 + I2 harr 2 HI)
Equilibrio
quiacutemico
Concentr
acio
nes (
moll)
Tiempo (s)
[HI]
[I2]
[H2]
42
Se trata de determinar la composicioacuten de un sistema en el estado de equilibrio para ello
conocemos la composicioacuten inicial lo que reacciona y la composicioacuten en el equilibrio
Hay dos planteamientos tiacutepicos
El caacutelculo de la constante de equilibrio conociendo la proporcioacuten de sustancia que reacciona
Teniendo las cantidades de todas las sustancias que intervienen en un proceso determinar el
modo en que va a evolucionar el sistema y la composicioacuten del estado de equilibrio
EQUILIBRIOS HOMOGEacuteNEOS
ESTUDIO CUANTITATIVO
Sustancias 2 AB A2 + B2
Moles
Iniciales ni - -
Reaccionan -2x +x +x
En el
equilibrio ni ndash 2x +x +x
Molaridad En el
equilibrio
ni ndash 2x
V
+x
V
+x
V
nTotal
Problema 1 Problema 2 16
EQUILIBRIOS HOMOGEacuteNEOS
ESTUDIO CUANTITATIVO
El grado de disociacioacuten α de
una sustancia es la razoacuten entre
la variacioacuten que experimenta el
nuacutemero de moles de la
sustancia y el nuacutemero de
moles iniciales
α = 119950119952119949 119955119942119938119940119940119946119952119951119938119951
119950119952119949 119946119951119946119940119946119938119949
Se suele expresar en tanto por
ciento
0 lt α lt 1
Para el caacutelculo de Kp
P Total V = n Total RT
P Total = Pi
Presioacuten parcial (Pi)
Pi V = ni RT
Pi = Xi P Total
Problema 3 17 Problema 4
ALTERACIOacuteN DEL ESTADO DE
EQUILIBRIO
Si un sistema se encuentra
en equilibrio (Q = Kc )y se
produce una alteracioacuten en
el sistema
Variacutea la temperatura
Variacutea la presioacuten o el
volumen del recipiente
Se antildeade o retira alguacuten
producto o reactivo del
sistema
El sistema dejaraacute de
estar en ese estado y
evolucionaraacute en un
sentido u otro hasta
alcanzar un nuevo estado
de equilibrio En el
nuevo estado la
composicioacuten es diferente
18
La constante de equilibrio depende de la temperatura
CAMBIO DE LA TEMPERATURA
Al calentar el
sistema
disminuiraacute la
cantidad de
producto
En los procesos exoteacutermicos la Ke
disminuye al aumentar la
temperatura
Al calentar el
sistema
aumentaraacute la
cantidad de
producto
En los procesos endoteacutermicos la Ke
aumenta al aumentar la temperatura
19
Si ΔHordm gt 0 (endoteacutermica) Tuarr se desplazaraacute
a la derecha (productos)
Si ΔHordm lt 0 (exoteacutermica) Tuarr se desplazaraacute
a la izquierda (reactivos)
Un sistema en equilibrio se puede analizar como dos procesos que
se producen de forma reversible endoteacutermico en un sentido y
exoteacutermico en el contrario Al aumentar la temperatura de un
sistema en equilibrio este se desplazaraacute en el sentido del proceso
endoteacutermico
CAMBIO DE LA TEMPERATURA
20
La presioacuten que ejercen los gases es debida al choque de sus partiacuteculas contra las paredes del recipiente en iguales condiciones de temperatura cuanto mayor sea el nuacutemero de partiacuteculas mayor seraacute la presioacuten del sistema
Si se aumenta la presioacuten en un sistema que estaacute en equilibrio este evolucionaraacute en el sentido en que disminuya el nuacutemero de partiacuteculas gaseosas Si disminuye la presioacuten el sistema evolucionaraacute en el sentido en que aumente el nuacutemero de partiacuteculas gaseosas
Si disminuye el volumen del sistema este evolucionaraacute en el sentido en que disminuya el nuacutemero de partiacuteculas en estado gaseosos y viceversa
CAMBIO EN LA PRESIOacuteN O EN EL
VOLUMEN
21
Si en el equilibrio no hay variacioacuten del nuacutemero de moles gaseosos ∆n = 0 el equilibrio no se ve afectado por los cambios de presioacuten Los cambios de presioacuten no afectan a soacutelidos o liacutequidos ya que son praacutecticamente incompresibles esteacuten presentes en sistemas homogeacuteneos o en los sistemas heterogeacuteneos Los cambios que se producen en la presioacuten interna no afectan el equilibrio
CAMBIO EN LA PRESIOacuteN O EN EL
VOLUMEN
22
Cuando a un sistema en equilibrio experimenta un cambio en la concentracioacuten de alguna de las sustancias que lo integran evoluciona oponieacutendose a la causa que provocoacute esa alteracioacuten
Si agrego productos Q gt Kc ⟶ se desplazaraacute a la
izquierda
Si agrego reactivos Q lt Kc ⟶ se desplazaraacute a la
derecha
[reac]
[prod]
[reac]
[prod]K
eq
eq
c Q
CAMBIO EN LA CONCENTRACIOacuteN DE
ALGUNA DE LAS SUSTANCIAS
23
Los catalizadores influyen en la velocidad de
reaccioacuten
Si se agrega un catalizador a un sistema en
equilibrio este puede modificar la velocidad
directa e inversa pero no modifica la posicioacuten del
equilibrio (no modifica los valores de las
funciones termodinaacutemicas) ni tampoco la
constante de equilibrio
INFLUENCIA DE LOS CATALIZADORES
EN EL ESTADO DE EQUILIBRIO
24
ADICIOacuteN DE UN GAS INERTE (a T y V ctes)
No altera el equilibrio Vn
Vn
[reac]
[prod]
reac
prod
ADICIOacuteN DE UN REACTIVOPRODUCTO
SOacuteLIDO O LIacuteQUIDO
No altera el equilibrio
25
ldquoCuando un sistema en equilibrio
experimenta una transformacioacuten
dicho sistema evoluciona para
alcanzar un nuevo equilibrio en el
sentido en que se oponga a la
transformacioacutenrdquo
Henri Louis Le Chacirctelier
(1850-1936)
ENUNCIADO DEL PRINCIPIO DE LE
CHATELIER
26
tiempo
KC asymp 100
conce
ntr
aci
oacuten
tiempo
KC gt 105
conce
ntr
aci
oacuten
KC lt 10-2
conce
ntr
aci
oacuten
tiempo
SIGNIFICADO DEL VALOR DE KC
27
a)
b)
c)
d)
2
2
2 4
[ ]
[ ]c
NOK
N O
2
2
2
[ ]
[ ] [ ]c
NOClK
NO Cl
2[ ]cK CO
2 2[ ] [ ]cK CO H O
Ejemplo Escribir las expresiones de Kc para los siguientes
equilibrios quiacutemicos
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)
28
Ejercicio 19 En un recipiente de 5 litros se introducen 1 mol de dioacutexido
de azufre y 1 mol de oxiacutegeno gaseoso y se calienta a 1000 ordmC
establecieacutendose el siguiente equilibrio
2 SO2 (g) + O2 (g) harr 2 SO3 (g)
Una vez alcanzado el equilibrio se encuentran 015 moles de dioacutexido de
azufre Se pide
a) Composicioacuten de la mezcla en el equilibrio
b) El valor de Kc y Kp
Sustancias 2 SO2 (g) + O2 (g) harr 2 SO3 (g)
Moles
Iniciales 1 1 -
Reaccionan -2x -1x +2x
En el equilibrio 1 ndash 2x 1 - x +2x
Molaridad En el equilibrio
1 minus 2119909
5
1 minus 119909
5
2119909
5
Kc = 119930119926
120785 120784
119930119926120784120784 119926
120784
n so2 = 015 = 1-2x
X = 0425 mol
a) nSO2 =1 ndash 2x = 1 ndash 20425 = 015 mol
nO2 = 1 ndash x = 1 ndash 0425 = 0575 mol
n SO3 = 2x= 2 0425 = 085 mol
29
Ejercicio 19 En un recipiente de 5 litros se introducen 1 mol de dioacutexido
de azufre y 1 mol de oxiacutegeno gaseoso y se calienta a 1000 ordmC
establecieacutendose el siguiente equilibrio
2 SO2 (g) + O2 (g) harr 2 SO3 (g)
Una vez alcanzado el equilibrio se encuentran 015 moles de dioacutexido de
azufre Se pide
b) El valor de Kc y Kp
Kp = Kc (RT) Δn Δn = suma de moles gaseosos producto ndash suma de moles gaseosos reactivo
Kp = Kc (RT) Δn Δn = 2 ndash (2+1) = -1
Kp = 2792 (0082 1273) -1 = 267
Las constantes de equilibrio son Kc igual a 2792 y Kp igual a 267
Kc = 1198781198743
2
11987811987422 1198742
= 0855 2
015
52(05755)
= 2792
30
Ejercicio 6 En un reactor de 25 litros se introducen 72 gramos de SO3 Cuando se alcanza el equilibrio SO3 (g) harr SO2 (g) + frac12 O2 (g)
y a 200 ordmC se observa que la presioacuten total del recipiente es de 18
atm Calcula Kc y Kp para el equilibrio anterior a 200 ordmC
Sustancias SO3 (g) harr SO2 (g) + frac12 O2 (g)
Moles
Iniciales 7280 - -
Reaccionan -1x +1x +12x
En el equilibrio 09 ndash x +x +12x
Molaridad En el equilibrio
09 minus 119909
25
119909
25
12119909
25
nTotal = 09 ndashx +x +12 x
nTotal = 09 +12 x
Kc = 119930119926
120784 119926
120784120783120784
[119930119926120785]
P Total V = n Total RT
18 25 = (09+12x)0082(200+273) x= 052 mol
(sustituyendo)
0152 0208 0104
31
Kc = 119930119926120784 119926120784
120783120784
119930119926120785
= 120782120784120782120790 120782120783120782120786 120783
120784
120782120783120787120784 = 044
Ejercicio 6 En un reactor de 25 litros se introducen 72 gramos de SO3 Cuando se alcanza el equilibrio SO3 (g) harr SO2 (g) + frac12 O2 (g)
y a 200 ordmC se observa que la presioacuten total del recipiente es de 18
atm Calcula Kc y Kp para el equilibrio anterior a 200 ordmC
Kp = Kc (RT) Δn Δn = suma de moles gaseosos producto ndash suma de moles gaseosos reactivo
Kp = Kc (RT) Δn Δn = 1 + frac12 - 1 = 12
Kp = 044 (0082 473) frac12 = 27
Las constantes de equilibrio son Kc igual a 044 y Kp igual a 27
32
Ejemplo En un matraz de 5 litros se introducen 2 moles de PCl5(g) y 1 mol de de
PCl3(g) y se establece el siguiente equilibrio
PCl5(g) harr PCl3(g) + Cl2(g)
Sabiendo que Kc (250 ordmC) = 0042
a) iquestcuaacuteles son las concentraciones de cada sustancia en el equilibrio
b) iquestcuaacutel es el grado de disociacioacuten
Sustancias PCl5(g) harr PCl3(g) + Cl2(g)
Moles
Iniciales 2 1 -
Reaccionan - x +1x +1x
En el equilibrio 2 ndash x 1+ x x
Molaridad En el equilibrio
2 minus 119909
5
1 + 119909
5
119909
5
Kc = 119927119914119949
120785 119914119949
120784
[119927119914119949120787]
33
a) Kc = 119927119914119949
120785 119914119949
120784
[119927119914119949120787]
=
120783+119961 119961
120784120787
[120784minus119961120787] = 0042
[PCl5] = (2 ndash x)5 = 0344 molL
[PCl3] = (1 + x)5 = 0256 molL
[Cl2] = x5 = 0056 mol
119835) 120630 = 119961
120784 =
120782120784120790
120784 = 014 14
Ejemplo En un matraz de 5 litros se introducen 2 moles de PCl5(g) y 1 mol de de
PCl3(g) y se establece el siguiente equilibrio
PCl5(g) harr PCl3(g) + Cl2(g)
Sabiendo que Kc (250 ordmC) = 0042
a) iquestcuaacuteles son las concentraciones de cada sustancia en el equilibrio
b) iquestcuaacutel es el grado de disociacioacuten
x = 028 mol
34
35
Ejemplo 22 En un recipiente cerrado y vaciacuteo de 5 litros se introducen 508 g de iodo
Se eleva la temperatura a 900oC y se alcanza el equilibrio
l2(g) harr 2 l (g)
El valor de Kc para este equilibrio es de 52 x 10-4 Calcula
a) El valor de Kp para el equilibrio a esa temperatura
b) Cuaacutel es el grado de disociacioacuten del iodo
c) La presioacuten parcial del iodo sin disociar
a) Calcular Kp
Kp = Kc (RT) Δn Δn = suma de moles gaseosos producto ndash suma de moles gaseosos reactivo
Kp = Kc (RT) Δn Δn = 2 - 1 = 1
Kp = 000052 (0082 1173) 1 = 005
36
Sustancias l2(g) harr 2 l(g)
Moles
Iniciales 002 -
Reaccionan - x +2x
En el equilibrio 002 ndash x 2x
Molaridad En el equilibrio 002 minus 119909
5
2 119909
5
120787 120782120790
120784120787120786 Mol I2 = = 002 mol de I2
b) Calcular los moles iniciales
37
c) PIodo V = nIodoRT
PIodo 5 = (002 - X)0082(900+273) = 0321 atm
Kc = 119920 120784
[119920120784] =
120784119961 120784
120784120787
[120782120782120784minus119961120787] =
120784120782119935120784
120784120787 (120782120782120784 minus119935) = 000052
120630 = 119961
120782120782120784 =
120782120782120782120785120785
120782120782120784 = 0164 164
X = 00033 mol
a) Qc = 119930119926120785 119925119926
119930119926120784 119925119926120784 =08 2
04 2 = 4 (El volumen del numerador y el denominador se simplifican)
Como Qc gt Kc el sistema no se encuentra en equilibrio y la reaccioacuten se desplazaraacute hacia la izquierda
Ejemplo 33 La constante de equilibrio Kc para la reaccioacuten
SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3 (g) + NO (g)
Es igual a 3 a una temperatura determinada
a) Justifica por queacute no estaacute en equilibrio a la misma temperatura una
mezcla formada por 04 mol de SO2 04 mol de NO2 08 mol de SO3 y 08
molde NO (en un recipiente de un litro)
b) Determina la cantidad que habraacute de cada especie en el momento de
alcanzar el equilibrio
38
Sustancias SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3 (g) + NO (g)
Moles
Iniciales 04 04 08 08
Reaccionan +x +x -x -x
En el equilibrio 04 + x 04+x 08 - x 08 - x
Molaridad En el equilibrio
04 + 119909
1
04 + 119909
1
08 minus 119909
1
08 minus 119909
1
Ejemplo 33 La constante de equilibrio Kc para la reaccioacuten
SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3 (g) + NO (g)
Es igual a 3 a una temperatura determinada
a) Determina la cantidad que habraacute de cada especie en el momento de
alcanzar el equilibrio
a) Kc = 119930119926
120785 119925119926
119930119926120784 119925119926
120784 =08 minus119909 2
04+119909 2 = 4 (El volumen del numerador y el denominador se simplifican)
39
Kc = 119930119926
120785 119925119926
119930119926120784 119925119926
120784 =08 minus119909 2
04+119909 2 = 4
120782120790 minus119961 120784
120782120786+119961 120784 = 4 Resolviendo se obtiene que
x= 004 moles
Equil SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3(g) + NO (g)
Mol eq 04+004 04+004 08ndash004 08ndash004
n (SO3 ) = n (NO) = 076 mol n (SO2 ) = n (NO2) = 044 mol
Ejemplo 33 La constante de equilibrio Kc para la reaccioacuten SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3 (g) + NO (g)
Es igual a 3 a una temperatura determinada
a) Determina la cantidad que habraacute de cada especie en el momento de
alcanzar el equilibrio
40
Ejemplo El proceso de obtencioacuten industrial del amoniaco es
un ejemplo de coacutemo se puede manejar las condiciones de
una reaccioacuten para obtener el maacuteximo rendimiento N2 (g) + 3 H2 (g) rarr 2 NH3 (g) ΔH = -922 kJ
Se trata de un proceso exoteacutermico Trabajar a bajas temperaturas desplaza
el equilibrio hacia la formacioacuten del producto Pero si la temperatura es muy
baja el proceso se vuelve demasiado lento y deja de ser rentable Una
temperatura de 400 ordmC optimiza el efecto de la composicioacuten del equilibrio y de
la velocidad del proceso
Las presiones altas favorecen la formacioacuten de producto ya que desplazan el
equilibrio en el sentido en que se reduzca el nuacutemero de partiacuteculas
El coste de ambos reactivos es similar y por eso se trabaja en proporciones
estequiomeacutetricas Si uno de los reactivos fuese considerablemente maacutes caro
que el otro se trabajariacutea con un exceso del maacutes barato lo que desplazariacutea el
proceso hacia la formacioacuten de maacutes producto
Un catalizador aumenta la velocidad de la reaccioacuten con lo cual se
incrementa tambieacuten la rentabilidad econoacutemica del proceso
41
EQUILIBRIO DE MOLEacuteCULAS (H2 + I2 harr 2 HI)
Equilibrio
quiacutemico
Concentr
acio
nes (
moll)
Tiempo (s)
[HI]
[I2]
[H2]
42
EQUILIBRIOS HOMOGEacuteNEOS
ESTUDIO CUANTITATIVO
El grado de disociacioacuten α de
una sustancia es la razoacuten entre
la variacioacuten que experimenta el
nuacutemero de moles de la
sustancia y el nuacutemero de
moles iniciales
α = 119950119952119949 119955119942119938119940119940119946119952119951119938119951
119950119952119949 119946119951119946119940119946119938119949
Se suele expresar en tanto por
ciento
0 lt α lt 1
Para el caacutelculo de Kp
P Total V = n Total RT
P Total = Pi
Presioacuten parcial (Pi)
Pi V = ni RT
Pi = Xi P Total
Problema 3 17 Problema 4
ALTERACIOacuteN DEL ESTADO DE
EQUILIBRIO
Si un sistema se encuentra
en equilibrio (Q = Kc )y se
produce una alteracioacuten en
el sistema
Variacutea la temperatura
Variacutea la presioacuten o el
volumen del recipiente
Se antildeade o retira alguacuten
producto o reactivo del
sistema
El sistema dejaraacute de
estar en ese estado y
evolucionaraacute en un
sentido u otro hasta
alcanzar un nuevo estado
de equilibrio En el
nuevo estado la
composicioacuten es diferente
18
La constante de equilibrio depende de la temperatura
CAMBIO DE LA TEMPERATURA
Al calentar el
sistema
disminuiraacute la
cantidad de
producto
En los procesos exoteacutermicos la Ke
disminuye al aumentar la
temperatura
Al calentar el
sistema
aumentaraacute la
cantidad de
producto
En los procesos endoteacutermicos la Ke
aumenta al aumentar la temperatura
19
Si ΔHordm gt 0 (endoteacutermica) Tuarr se desplazaraacute
a la derecha (productos)
Si ΔHordm lt 0 (exoteacutermica) Tuarr se desplazaraacute
a la izquierda (reactivos)
Un sistema en equilibrio se puede analizar como dos procesos que
se producen de forma reversible endoteacutermico en un sentido y
exoteacutermico en el contrario Al aumentar la temperatura de un
sistema en equilibrio este se desplazaraacute en el sentido del proceso
endoteacutermico
CAMBIO DE LA TEMPERATURA
20
La presioacuten que ejercen los gases es debida al choque de sus partiacuteculas contra las paredes del recipiente en iguales condiciones de temperatura cuanto mayor sea el nuacutemero de partiacuteculas mayor seraacute la presioacuten del sistema
Si se aumenta la presioacuten en un sistema que estaacute en equilibrio este evolucionaraacute en el sentido en que disminuya el nuacutemero de partiacuteculas gaseosas Si disminuye la presioacuten el sistema evolucionaraacute en el sentido en que aumente el nuacutemero de partiacuteculas gaseosas
Si disminuye el volumen del sistema este evolucionaraacute en el sentido en que disminuya el nuacutemero de partiacuteculas en estado gaseosos y viceversa
CAMBIO EN LA PRESIOacuteN O EN EL
VOLUMEN
21
Si en el equilibrio no hay variacioacuten del nuacutemero de moles gaseosos ∆n = 0 el equilibrio no se ve afectado por los cambios de presioacuten Los cambios de presioacuten no afectan a soacutelidos o liacutequidos ya que son praacutecticamente incompresibles esteacuten presentes en sistemas homogeacuteneos o en los sistemas heterogeacuteneos Los cambios que se producen en la presioacuten interna no afectan el equilibrio
CAMBIO EN LA PRESIOacuteN O EN EL
VOLUMEN
22
Cuando a un sistema en equilibrio experimenta un cambio en la concentracioacuten de alguna de las sustancias que lo integran evoluciona oponieacutendose a la causa que provocoacute esa alteracioacuten
Si agrego productos Q gt Kc ⟶ se desplazaraacute a la
izquierda
Si agrego reactivos Q lt Kc ⟶ se desplazaraacute a la
derecha
[reac]
[prod]
[reac]
[prod]K
eq
eq
c Q
CAMBIO EN LA CONCENTRACIOacuteN DE
ALGUNA DE LAS SUSTANCIAS
23
Los catalizadores influyen en la velocidad de
reaccioacuten
Si se agrega un catalizador a un sistema en
equilibrio este puede modificar la velocidad
directa e inversa pero no modifica la posicioacuten del
equilibrio (no modifica los valores de las
funciones termodinaacutemicas) ni tampoco la
constante de equilibrio
INFLUENCIA DE LOS CATALIZADORES
EN EL ESTADO DE EQUILIBRIO
24
ADICIOacuteN DE UN GAS INERTE (a T y V ctes)
No altera el equilibrio Vn
Vn
[reac]
[prod]
reac
prod
ADICIOacuteN DE UN REACTIVOPRODUCTO
SOacuteLIDO O LIacuteQUIDO
No altera el equilibrio
25
ldquoCuando un sistema en equilibrio
experimenta una transformacioacuten
dicho sistema evoluciona para
alcanzar un nuevo equilibrio en el
sentido en que se oponga a la
transformacioacutenrdquo
Henri Louis Le Chacirctelier
(1850-1936)
ENUNCIADO DEL PRINCIPIO DE LE
CHATELIER
26
tiempo
KC asymp 100
conce
ntr
aci
oacuten
tiempo
KC gt 105
conce
ntr
aci
oacuten
KC lt 10-2
conce
ntr
aci
oacuten
tiempo
SIGNIFICADO DEL VALOR DE KC
27
a)
b)
c)
d)
2
2
2 4
[ ]
[ ]c
NOK
N O
2
2
2
[ ]
[ ] [ ]c
NOClK
NO Cl
2[ ]cK CO
2 2[ ] [ ]cK CO H O
Ejemplo Escribir las expresiones de Kc para los siguientes
equilibrios quiacutemicos
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)
28
Ejercicio 19 En un recipiente de 5 litros se introducen 1 mol de dioacutexido
de azufre y 1 mol de oxiacutegeno gaseoso y se calienta a 1000 ordmC
establecieacutendose el siguiente equilibrio
2 SO2 (g) + O2 (g) harr 2 SO3 (g)
Una vez alcanzado el equilibrio se encuentran 015 moles de dioacutexido de
azufre Se pide
a) Composicioacuten de la mezcla en el equilibrio
b) El valor de Kc y Kp
Sustancias 2 SO2 (g) + O2 (g) harr 2 SO3 (g)
Moles
Iniciales 1 1 -
Reaccionan -2x -1x +2x
En el equilibrio 1 ndash 2x 1 - x +2x
Molaridad En el equilibrio
1 minus 2119909
5
1 minus 119909
5
2119909
5
Kc = 119930119926
120785 120784
119930119926120784120784 119926
120784
n so2 = 015 = 1-2x
X = 0425 mol
a) nSO2 =1 ndash 2x = 1 ndash 20425 = 015 mol
nO2 = 1 ndash x = 1 ndash 0425 = 0575 mol
n SO3 = 2x= 2 0425 = 085 mol
29
Ejercicio 19 En un recipiente de 5 litros se introducen 1 mol de dioacutexido
de azufre y 1 mol de oxiacutegeno gaseoso y se calienta a 1000 ordmC
establecieacutendose el siguiente equilibrio
2 SO2 (g) + O2 (g) harr 2 SO3 (g)
Una vez alcanzado el equilibrio se encuentran 015 moles de dioacutexido de
azufre Se pide
b) El valor de Kc y Kp
Kp = Kc (RT) Δn Δn = suma de moles gaseosos producto ndash suma de moles gaseosos reactivo
Kp = Kc (RT) Δn Δn = 2 ndash (2+1) = -1
Kp = 2792 (0082 1273) -1 = 267
Las constantes de equilibrio son Kc igual a 2792 y Kp igual a 267
Kc = 1198781198743
2
11987811987422 1198742
= 0855 2
015
52(05755)
= 2792
30
Ejercicio 6 En un reactor de 25 litros se introducen 72 gramos de SO3 Cuando se alcanza el equilibrio SO3 (g) harr SO2 (g) + frac12 O2 (g)
y a 200 ordmC se observa que la presioacuten total del recipiente es de 18
atm Calcula Kc y Kp para el equilibrio anterior a 200 ordmC
Sustancias SO3 (g) harr SO2 (g) + frac12 O2 (g)
Moles
Iniciales 7280 - -
Reaccionan -1x +1x +12x
En el equilibrio 09 ndash x +x +12x
Molaridad En el equilibrio
09 minus 119909
25
119909
25
12119909
25
nTotal = 09 ndashx +x +12 x
nTotal = 09 +12 x
Kc = 119930119926
120784 119926
120784120783120784
[119930119926120785]
P Total V = n Total RT
18 25 = (09+12x)0082(200+273) x= 052 mol
(sustituyendo)
0152 0208 0104
31
Kc = 119930119926120784 119926120784
120783120784
119930119926120785
= 120782120784120782120790 120782120783120782120786 120783
120784
120782120783120787120784 = 044
Ejercicio 6 En un reactor de 25 litros se introducen 72 gramos de SO3 Cuando se alcanza el equilibrio SO3 (g) harr SO2 (g) + frac12 O2 (g)
y a 200 ordmC se observa que la presioacuten total del recipiente es de 18
atm Calcula Kc y Kp para el equilibrio anterior a 200 ordmC
Kp = Kc (RT) Δn Δn = suma de moles gaseosos producto ndash suma de moles gaseosos reactivo
Kp = Kc (RT) Δn Δn = 1 + frac12 - 1 = 12
Kp = 044 (0082 473) frac12 = 27
Las constantes de equilibrio son Kc igual a 044 y Kp igual a 27
32
Ejemplo En un matraz de 5 litros se introducen 2 moles de PCl5(g) y 1 mol de de
PCl3(g) y se establece el siguiente equilibrio
PCl5(g) harr PCl3(g) + Cl2(g)
Sabiendo que Kc (250 ordmC) = 0042
a) iquestcuaacuteles son las concentraciones de cada sustancia en el equilibrio
b) iquestcuaacutel es el grado de disociacioacuten
Sustancias PCl5(g) harr PCl3(g) + Cl2(g)
Moles
Iniciales 2 1 -
Reaccionan - x +1x +1x
En el equilibrio 2 ndash x 1+ x x
Molaridad En el equilibrio
2 minus 119909
5
1 + 119909
5
119909
5
Kc = 119927119914119949
120785 119914119949
120784
[119927119914119949120787]
33
a) Kc = 119927119914119949
120785 119914119949
120784
[119927119914119949120787]
=
120783+119961 119961
120784120787
[120784minus119961120787] = 0042
[PCl5] = (2 ndash x)5 = 0344 molL
[PCl3] = (1 + x)5 = 0256 molL
[Cl2] = x5 = 0056 mol
119835) 120630 = 119961
120784 =
120782120784120790
120784 = 014 14
Ejemplo En un matraz de 5 litros se introducen 2 moles de PCl5(g) y 1 mol de de
PCl3(g) y se establece el siguiente equilibrio
PCl5(g) harr PCl3(g) + Cl2(g)
Sabiendo que Kc (250 ordmC) = 0042
a) iquestcuaacuteles son las concentraciones de cada sustancia en el equilibrio
b) iquestcuaacutel es el grado de disociacioacuten
x = 028 mol
34
35
Ejemplo 22 En un recipiente cerrado y vaciacuteo de 5 litros se introducen 508 g de iodo
Se eleva la temperatura a 900oC y se alcanza el equilibrio
l2(g) harr 2 l (g)
El valor de Kc para este equilibrio es de 52 x 10-4 Calcula
a) El valor de Kp para el equilibrio a esa temperatura
b) Cuaacutel es el grado de disociacioacuten del iodo
c) La presioacuten parcial del iodo sin disociar
a) Calcular Kp
Kp = Kc (RT) Δn Δn = suma de moles gaseosos producto ndash suma de moles gaseosos reactivo
Kp = Kc (RT) Δn Δn = 2 - 1 = 1
Kp = 000052 (0082 1173) 1 = 005
36
Sustancias l2(g) harr 2 l(g)
Moles
Iniciales 002 -
Reaccionan - x +2x
En el equilibrio 002 ndash x 2x
Molaridad En el equilibrio 002 minus 119909
5
2 119909
5
120787 120782120790
120784120787120786 Mol I2 = = 002 mol de I2
b) Calcular los moles iniciales
37
c) PIodo V = nIodoRT
PIodo 5 = (002 - X)0082(900+273) = 0321 atm
Kc = 119920 120784
[119920120784] =
120784119961 120784
120784120787
[120782120782120784minus119961120787] =
120784120782119935120784
120784120787 (120782120782120784 minus119935) = 000052
120630 = 119961
120782120782120784 =
120782120782120782120785120785
120782120782120784 = 0164 164
X = 00033 mol
a) Qc = 119930119926120785 119925119926
119930119926120784 119925119926120784 =08 2
04 2 = 4 (El volumen del numerador y el denominador se simplifican)
Como Qc gt Kc el sistema no se encuentra en equilibrio y la reaccioacuten se desplazaraacute hacia la izquierda
Ejemplo 33 La constante de equilibrio Kc para la reaccioacuten
SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3 (g) + NO (g)
Es igual a 3 a una temperatura determinada
a) Justifica por queacute no estaacute en equilibrio a la misma temperatura una
mezcla formada por 04 mol de SO2 04 mol de NO2 08 mol de SO3 y 08
molde NO (en un recipiente de un litro)
b) Determina la cantidad que habraacute de cada especie en el momento de
alcanzar el equilibrio
38
Sustancias SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3 (g) + NO (g)
Moles
Iniciales 04 04 08 08
Reaccionan +x +x -x -x
En el equilibrio 04 + x 04+x 08 - x 08 - x
Molaridad En el equilibrio
04 + 119909
1
04 + 119909
1
08 minus 119909
1
08 minus 119909
1
Ejemplo 33 La constante de equilibrio Kc para la reaccioacuten
SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3 (g) + NO (g)
Es igual a 3 a una temperatura determinada
a) Determina la cantidad que habraacute de cada especie en el momento de
alcanzar el equilibrio
a) Kc = 119930119926
120785 119925119926
119930119926120784 119925119926
120784 =08 minus119909 2
04+119909 2 = 4 (El volumen del numerador y el denominador se simplifican)
39
Kc = 119930119926
120785 119925119926
119930119926120784 119925119926
120784 =08 minus119909 2
04+119909 2 = 4
120782120790 minus119961 120784
120782120786+119961 120784 = 4 Resolviendo se obtiene que
x= 004 moles
Equil SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3(g) + NO (g)
Mol eq 04+004 04+004 08ndash004 08ndash004
n (SO3 ) = n (NO) = 076 mol n (SO2 ) = n (NO2) = 044 mol
Ejemplo 33 La constante de equilibrio Kc para la reaccioacuten SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3 (g) + NO (g)
Es igual a 3 a una temperatura determinada
a) Determina la cantidad que habraacute de cada especie en el momento de
alcanzar el equilibrio
40
Ejemplo El proceso de obtencioacuten industrial del amoniaco es
un ejemplo de coacutemo se puede manejar las condiciones de
una reaccioacuten para obtener el maacuteximo rendimiento N2 (g) + 3 H2 (g) rarr 2 NH3 (g) ΔH = -922 kJ
Se trata de un proceso exoteacutermico Trabajar a bajas temperaturas desplaza
el equilibrio hacia la formacioacuten del producto Pero si la temperatura es muy
baja el proceso se vuelve demasiado lento y deja de ser rentable Una
temperatura de 400 ordmC optimiza el efecto de la composicioacuten del equilibrio y de
la velocidad del proceso
Las presiones altas favorecen la formacioacuten de producto ya que desplazan el
equilibrio en el sentido en que se reduzca el nuacutemero de partiacuteculas
El coste de ambos reactivos es similar y por eso se trabaja en proporciones
estequiomeacutetricas Si uno de los reactivos fuese considerablemente maacutes caro
que el otro se trabajariacutea con un exceso del maacutes barato lo que desplazariacutea el
proceso hacia la formacioacuten de maacutes producto
Un catalizador aumenta la velocidad de la reaccioacuten con lo cual se
incrementa tambieacuten la rentabilidad econoacutemica del proceso
41
EQUILIBRIO DE MOLEacuteCULAS (H2 + I2 harr 2 HI)
Equilibrio
quiacutemico
Concentr
acio
nes (
moll)
Tiempo (s)
[HI]
[I2]
[H2]
42
ALTERACIOacuteN DEL ESTADO DE
EQUILIBRIO
Si un sistema se encuentra
en equilibrio (Q = Kc )y se
produce una alteracioacuten en
el sistema
Variacutea la temperatura
Variacutea la presioacuten o el
volumen del recipiente
Se antildeade o retira alguacuten
producto o reactivo del
sistema
El sistema dejaraacute de
estar en ese estado y
evolucionaraacute en un
sentido u otro hasta
alcanzar un nuevo estado
de equilibrio En el
nuevo estado la
composicioacuten es diferente
18
La constante de equilibrio depende de la temperatura
CAMBIO DE LA TEMPERATURA
Al calentar el
sistema
disminuiraacute la
cantidad de
producto
En los procesos exoteacutermicos la Ke
disminuye al aumentar la
temperatura
Al calentar el
sistema
aumentaraacute la
cantidad de
producto
En los procesos endoteacutermicos la Ke
aumenta al aumentar la temperatura
19
Si ΔHordm gt 0 (endoteacutermica) Tuarr se desplazaraacute
a la derecha (productos)
Si ΔHordm lt 0 (exoteacutermica) Tuarr se desplazaraacute
a la izquierda (reactivos)
Un sistema en equilibrio se puede analizar como dos procesos que
se producen de forma reversible endoteacutermico en un sentido y
exoteacutermico en el contrario Al aumentar la temperatura de un
sistema en equilibrio este se desplazaraacute en el sentido del proceso
endoteacutermico
CAMBIO DE LA TEMPERATURA
20
La presioacuten que ejercen los gases es debida al choque de sus partiacuteculas contra las paredes del recipiente en iguales condiciones de temperatura cuanto mayor sea el nuacutemero de partiacuteculas mayor seraacute la presioacuten del sistema
Si se aumenta la presioacuten en un sistema que estaacute en equilibrio este evolucionaraacute en el sentido en que disminuya el nuacutemero de partiacuteculas gaseosas Si disminuye la presioacuten el sistema evolucionaraacute en el sentido en que aumente el nuacutemero de partiacuteculas gaseosas
Si disminuye el volumen del sistema este evolucionaraacute en el sentido en que disminuya el nuacutemero de partiacuteculas en estado gaseosos y viceversa
CAMBIO EN LA PRESIOacuteN O EN EL
VOLUMEN
21
Si en el equilibrio no hay variacioacuten del nuacutemero de moles gaseosos ∆n = 0 el equilibrio no se ve afectado por los cambios de presioacuten Los cambios de presioacuten no afectan a soacutelidos o liacutequidos ya que son praacutecticamente incompresibles esteacuten presentes en sistemas homogeacuteneos o en los sistemas heterogeacuteneos Los cambios que se producen en la presioacuten interna no afectan el equilibrio
CAMBIO EN LA PRESIOacuteN O EN EL
VOLUMEN
22
Cuando a un sistema en equilibrio experimenta un cambio en la concentracioacuten de alguna de las sustancias que lo integran evoluciona oponieacutendose a la causa que provocoacute esa alteracioacuten
Si agrego productos Q gt Kc ⟶ se desplazaraacute a la
izquierda
Si agrego reactivos Q lt Kc ⟶ se desplazaraacute a la
derecha
[reac]
[prod]
[reac]
[prod]K
eq
eq
c Q
CAMBIO EN LA CONCENTRACIOacuteN DE
ALGUNA DE LAS SUSTANCIAS
23
Los catalizadores influyen en la velocidad de
reaccioacuten
Si se agrega un catalizador a un sistema en
equilibrio este puede modificar la velocidad
directa e inversa pero no modifica la posicioacuten del
equilibrio (no modifica los valores de las
funciones termodinaacutemicas) ni tampoco la
constante de equilibrio
INFLUENCIA DE LOS CATALIZADORES
EN EL ESTADO DE EQUILIBRIO
24
ADICIOacuteN DE UN GAS INERTE (a T y V ctes)
No altera el equilibrio Vn
Vn
[reac]
[prod]
reac
prod
ADICIOacuteN DE UN REACTIVOPRODUCTO
SOacuteLIDO O LIacuteQUIDO
No altera el equilibrio
25
ldquoCuando un sistema en equilibrio
experimenta una transformacioacuten
dicho sistema evoluciona para
alcanzar un nuevo equilibrio en el
sentido en que se oponga a la
transformacioacutenrdquo
Henri Louis Le Chacirctelier
(1850-1936)
ENUNCIADO DEL PRINCIPIO DE LE
CHATELIER
26
tiempo
KC asymp 100
conce
ntr
aci
oacuten
tiempo
KC gt 105
conce
ntr
aci
oacuten
KC lt 10-2
conce
ntr
aci
oacuten
tiempo
SIGNIFICADO DEL VALOR DE KC
27
a)
b)
c)
d)
2
2
2 4
[ ]
[ ]c
NOK
N O
2
2
2
[ ]
[ ] [ ]c
NOClK
NO Cl
2[ ]cK CO
2 2[ ] [ ]cK CO H O
Ejemplo Escribir las expresiones de Kc para los siguientes
equilibrios quiacutemicos
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)
28
Ejercicio 19 En un recipiente de 5 litros se introducen 1 mol de dioacutexido
de azufre y 1 mol de oxiacutegeno gaseoso y se calienta a 1000 ordmC
establecieacutendose el siguiente equilibrio
2 SO2 (g) + O2 (g) harr 2 SO3 (g)
Una vez alcanzado el equilibrio se encuentran 015 moles de dioacutexido de
azufre Se pide
a) Composicioacuten de la mezcla en el equilibrio
b) El valor de Kc y Kp
Sustancias 2 SO2 (g) + O2 (g) harr 2 SO3 (g)
Moles
Iniciales 1 1 -
Reaccionan -2x -1x +2x
En el equilibrio 1 ndash 2x 1 - x +2x
Molaridad En el equilibrio
1 minus 2119909
5
1 minus 119909
5
2119909
5
Kc = 119930119926
120785 120784
119930119926120784120784 119926
120784
n so2 = 015 = 1-2x
X = 0425 mol
a) nSO2 =1 ndash 2x = 1 ndash 20425 = 015 mol
nO2 = 1 ndash x = 1 ndash 0425 = 0575 mol
n SO3 = 2x= 2 0425 = 085 mol
29
Ejercicio 19 En un recipiente de 5 litros se introducen 1 mol de dioacutexido
de azufre y 1 mol de oxiacutegeno gaseoso y se calienta a 1000 ordmC
establecieacutendose el siguiente equilibrio
2 SO2 (g) + O2 (g) harr 2 SO3 (g)
Una vez alcanzado el equilibrio se encuentran 015 moles de dioacutexido de
azufre Se pide
b) El valor de Kc y Kp
Kp = Kc (RT) Δn Δn = suma de moles gaseosos producto ndash suma de moles gaseosos reactivo
Kp = Kc (RT) Δn Δn = 2 ndash (2+1) = -1
Kp = 2792 (0082 1273) -1 = 267
Las constantes de equilibrio son Kc igual a 2792 y Kp igual a 267
Kc = 1198781198743
2
11987811987422 1198742
= 0855 2
015
52(05755)
= 2792
30
Ejercicio 6 En un reactor de 25 litros se introducen 72 gramos de SO3 Cuando se alcanza el equilibrio SO3 (g) harr SO2 (g) + frac12 O2 (g)
y a 200 ordmC se observa que la presioacuten total del recipiente es de 18
atm Calcula Kc y Kp para el equilibrio anterior a 200 ordmC
Sustancias SO3 (g) harr SO2 (g) + frac12 O2 (g)
Moles
Iniciales 7280 - -
Reaccionan -1x +1x +12x
En el equilibrio 09 ndash x +x +12x
Molaridad En el equilibrio
09 minus 119909
25
119909
25
12119909
25
nTotal = 09 ndashx +x +12 x
nTotal = 09 +12 x
Kc = 119930119926
120784 119926
120784120783120784
[119930119926120785]
P Total V = n Total RT
18 25 = (09+12x)0082(200+273) x= 052 mol
(sustituyendo)
0152 0208 0104
31
Kc = 119930119926120784 119926120784
120783120784
119930119926120785
= 120782120784120782120790 120782120783120782120786 120783
120784
120782120783120787120784 = 044
Ejercicio 6 En un reactor de 25 litros se introducen 72 gramos de SO3 Cuando se alcanza el equilibrio SO3 (g) harr SO2 (g) + frac12 O2 (g)
y a 200 ordmC se observa que la presioacuten total del recipiente es de 18
atm Calcula Kc y Kp para el equilibrio anterior a 200 ordmC
Kp = Kc (RT) Δn Δn = suma de moles gaseosos producto ndash suma de moles gaseosos reactivo
Kp = Kc (RT) Δn Δn = 1 + frac12 - 1 = 12
Kp = 044 (0082 473) frac12 = 27
Las constantes de equilibrio son Kc igual a 044 y Kp igual a 27
32
Ejemplo En un matraz de 5 litros se introducen 2 moles de PCl5(g) y 1 mol de de
PCl3(g) y se establece el siguiente equilibrio
PCl5(g) harr PCl3(g) + Cl2(g)
Sabiendo que Kc (250 ordmC) = 0042
a) iquestcuaacuteles son las concentraciones de cada sustancia en el equilibrio
b) iquestcuaacutel es el grado de disociacioacuten
Sustancias PCl5(g) harr PCl3(g) + Cl2(g)
Moles
Iniciales 2 1 -
Reaccionan - x +1x +1x
En el equilibrio 2 ndash x 1+ x x
Molaridad En el equilibrio
2 minus 119909
5
1 + 119909
5
119909
5
Kc = 119927119914119949
120785 119914119949
120784
[119927119914119949120787]
33
a) Kc = 119927119914119949
120785 119914119949
120784
[119927119914119949120787]
=
120783+119961 119961
120784120787
[120784minus119961120787] = 0042
[PCl5] = (2 ndash x)5 = 0344 molL
[PCl3] = (1 + x)5 = 0256 molL
[Cl2] = x5 = 0056 mol
119835) 120630 = 119961
120784 =
120782120784120790
120784 = 014 14
Ejemplo En un matraz de 5 litros se introducen 2 moles de PCl5(g) y 1 mol de de
PCl3(g) y se establece el siguiente equilibrio
PCl5(g) harr PCl3(g) + Cl2(g)
Sabiendo que Kc (250 ordmC) = 0042
a) iquestcuaacuteles son las concentraciones de cada sustancia en el equilibrio
b) iquestcuaacutel es el grado de disociacioacuten
x = 028 mol
34
35
Ejemplo 22 En un recipiente cerrado y vaciacuteo de 5 litros se introducen 508 g de iodo
Se eleva la temperatura a 900oC y se alcanza el equilibrio
l2(g) harr 2 l (g)
El valor de Kc para este equilibrio es de 52 x 10-4 Calcula
a) El valor de Kp para el equilibrio a esa temperatura
b) Cuaacutel es el grado de disociacioacuten del iodo
c) La presioacuten parcial del iodo sin disociar
a) Calcular Kp
Kp = Kc (RT) Δn Δn = suma de moles gaseosos producto ndash suma de moles gaseosos reactivo
Kp = Kc (RT) Δn Δn = 2 - 1 = 1
Kp = 000052 (0082 1173) 1 = 005
36
Sustancias l2(g) harr 2 l(g)
Moles
Iniciales 002 -
Reaccionan - x +2x
En el equilibrio 002 ndash x 2x
Molaridad En el equilibrio 002 minus 119909
5
2 119909
5
120787 120782120790
120784120787120786 Mol I2 = = 002 mol de I2
b) Calcular los moles iniciales
37
c) PIodo V = nIodoRT
PIodo 5 = (002 - X)0082(900+273) = 0321 atm
Kc = 119920 120784
[119920120784] =
120784119961 120784
120784120787
[120782120782120784minus119961120787] =
120784120782119935120784
120784120787 (120782120782120784 minus119935) = 000052
120630 = 119961
120782120782120784 =
120782120782120782120785120785
120782120782120784 = 0164 164
X = 00033 mol
a) Qc = 119930119926120785 119925119926
119930119926120784 119925119926120784 =08 2
04 2 = 4 (El volumen del numerador y el denominador se simplifican)
Como Qc gt Kc el sistema no se encuentra en equilibrio y la reaccioacuten se desplazaraacute hacia la izquierda
Ejemplo 33 La constante de equilibrio Kc para la reaccioacuten
SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3 (g) + NO (g)
Es igual a 3 a una temperatura determinada
a) Justifica por queacute no estaacute en equilibrio a la misma temperatura una
mezcla formada por 04 mol de SO2 04 mol de NO2 08 mol de SO3 y 08
molde NO (en un recipiente de un litro)
b) Determina la cantidad que habraacute de cada especie en el momento de
alcanzar el equilibrio
38
Sustancias SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3 (g) + NO (g)
Moles
Iniciales 04 04 08 08
Reaccionan +x +x -x -x
En el equilibrio 04 + x 04+x 08 - x 08 - x
Molaridad En el equilibrio
04 + 119909
1
04 + 119909
1
08 minus 119909
1
08 minus 119909
1
Ejemplo 33 La constante de equilibrio Kc para la reaccioacuten
SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3 (g) + NO (g)
Es igual a 3 a una temperatura determinada
a) Determina la cantidad que habraacute de cada especie en el momento de
alcanzar el equilibrio
a) Kc = 119930119926
120785 119925119926
119930119926120784 119925119926
120784 =08 minus119909 2
04+119909 2 = 4 (El volumen del numerador y el denominador se simplifican)
39
Kc = 119930119926
120785 119925119926
119930119926120784 119925119926
120784 =08 minus119909 2
04+119909 2 = 4
120782120790 minus119961 120784
120782120786+119961 120784 = 4 Resolviendo se obtiene que
x= 004 moles
Equil SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3(g) + NO (g)
Mol eq 04+004 04+004 08ndash004 08ndash004
n (SO3 ) = n (NO) = 076 mol n (SO2 ) = n (NO2) = 044 mol
Ejemplo 33 La constante de equilibrio Kc para la reaccioacuten SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3 (g) + NO (g)
Es igual a 3 a una temperatura determinada
a) Determina la cantidad que habraacute de cada especie en el momento de
alcanzar el equilibrio
40
Ejemplo El proceso de obtencioacuten industrial del amoniaco es
un ejemplo de coacutemo se puede manejar las condiciones de
una reaccioacuten para obtener el maacuteximo rendimiento N2 (g) + 3 H2 (g) rarr 2 NH3 (g) ΔH = -922 kJ
Se trata de un proceso exoteacutermico Trabajar a bajas temperaturas desplaza
el equilibrio hacia la formacioacuten del producto Pero si la temperatura es muy
baja el proceso se vuelve demasiado lento y deja de ser rentable Una
temperatura de 400 ordmC optimiza el efecto de la composicioacuten del equilibrio y de
la velocidad del proceso
Las presiones altas favorecen la formacioacuten de producto ya que desplazan el
equilibrio en el sentido en que se reduzca el nuacutemero de partiacuteculas
El coste de ambos reactivos es similar y por eso se trabaja en proporciones
estequiomeacutetricas Si uno de los reactivos fuese considerablemente maacutes caro
que el otro se trabajariacutea con un exceso del maacutes barato lo que desplazariacutea el
proceso hacia la formacioacuten de maacutes producto
Un catalizador aumenta la velocidad de la reaccioacuten con lo cual se
incrementa tambieacuten la rentabilidad econoacutemica del proceso
41
EQUILIBRIO DE MOLEacuteCULAS (H2 + I2 harr 2 HI)
Equilibrio
quiacutemico
Concentr
acio
nes (
moll)
Tiempo (s)
[HI]
[I2]
[H2]
42
La constante de equilibrio depende de la temperatura
CAMBIO DE LA TEMPERATURA
Al calentar el
sistema
disminuiraacute la
cantidad de
producto
En los procesos exoteacutermicos la Ke
disminuye al aumentar la
temperatura
Al calentar el
sistema
aumentaraacute la
cantidad de
producto
En los procesos endoteacutermicos la Ke
aumenta al aumentar la temperatura
19
Si ΔHordm gt 0 (endoteacutermica) Tuarr se desplazaraacute
a la derecha (productos)
Si ΔHordm lt 0 (exoteacutermica) Tuarr se desplazaraacute
a la izquierda (reactivos)
Un sistema en equilibrio se puede analizar como dos procesos que
se producen de forma reversible endoteacutermico en un sentido y
exoteacutermico en el contrario Al aumentar la temperatura de un
sistema en equilibrio este se desplazaraacute en el sentido del proceso
endoteacutermico
CAMBIO DE LA TEMPERATURA
20
La presioacuten que ejercen los gases es debida al choque de sus partiacuteculas contra las paredes del recipiente en iguales condiciones de temperatura cuanto mayor sea el nuacutemero de partiacuteculas mayor seraacute la presioacuten del sistema
Si se aumenta la presioacuten en un sistema que estaacute en equilibrio este evolucionaraacute en el sentido en que disminuya el nuacutemero de partiacuteculas gaseosas Si disminuye la presioacuten el sistema evolucionaraacute en el sentido en que aumente el nuacutemero de partiacuteculas gaseosas
Si disminuye el volumen del sistema este evolucionaraacute en el sentido en que disminuya el nuacutemero de partiacuteculas en estado gaseosos y viceversa
CAMBIO EN LA PRESIOacuteN O EN EL
VOLUMEN
21
Si en el equilibrio no hay variacioacuten del nuacutemero de moles gaseosos ∆n = 0 el equilibrio no se ve afectado por los cambios de presioacuten Los cambios de presioacuten no afectan a soacutelidos o liacutequidos ya que son praacutecticamente incompresibles esteacuten presentes en sistemas homogeacuteneos o en los sistemas heterogeacuteneos Los cambios que se producen en la presioacuten interna no afectan el equilibrio
CAMBIO EN LA PRESIOacuteN O EN EL
VOLUMEN
22
Cuando a un sistema en equilibrio experimenta un cambio en la concentracioacuten de alguna de las sustancias que lo integran evoluciona oponieacutendose a la causa que provocoacute esa alteracioacuten
Si agrego productos Q gt Kc ⟶ se desplazaraacute a la
izquierda
Si agrego reactivos Q lt Kc ⟶ se desplazaraacute a la
derecha
[reac]
[prod]
[reac]
[prod]K
eq
eq
c Q
CAMBIO EN LA CONCENTRACIOacuteN DE
ALGUNA DE LAS SUSTANCIAS
23
Los catalizadores influyen en la velocidad de
reaccioacuten
Si se agrega un catalizador a un sistema en
equilibrio este puede modificar la velocidad
directa e inversa pero no modifica la posicioacuten del
equilibrio (no modifica los valores de las
funciones termodinaacutemicas) ni tampoco la
constante de equilibrio
INFLUENCIA DE LOS CATALIZADORES
EN EL ESTADO DE EQUILIBRIO
24
ADICIOacuteN DE UN GAS INERTE (a T y V ctes)
No altera el equilibrio Vn
Vn
[reac]
[prod]
reac
prod
ADICIOacuteN DE UN REACTIVOPRODUCTO
SOacuteLIDO O LIacuteQUIDO
No altera el equilibrio
25
ldquoCuando un sistema en equilibrio
experimenta una transformacioacuten
dicho sistema evoluciona para
alcanzar un nuevo equilibrio en el
sentido en que se oponga a la
transformacioacutenrdquo
Henri Louis Le Chacirctelier
(1850-1936)
ENUNCIADO DEL PRINCIPIO DE LE
CHATELIER
26
tiempo
KC asymp 100
conce
ntr
aci
oacuten
tiempo
KC gt 105
conce
ntr
aci
oacuten
KC lt 10-2
conce
ntr
aci
oacuten
tiempo
SIGNIFICADO DEL VALOR DE KC
27
a)
b)
c)
d)
2
2
2 4
[ ]
[ ]c
NOK
N O
2
2
2
[ ]
[ ] [ ]c
NOClK
NO Cl
2[ ]cK CO
2 2[ ] [ ]cK CO H O
Ejemplo Escribir las expresiones de Kc para los siguientes
equilibrios quiacutemicos
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)
28
Ejercicio 19 En un recipiente de 5 litros se introducen 1 mol de dioacutexido
de azufre y 1 mol de oxiacutegeno gaseoso y se calienta a 1000 ordmC
establecieacutendose el siguiente equilibrio
2 SO2 (g) + O2 (g) harr 2 SO3 (g)
Una vez alcanzado el equilibrio se encuentran 015 moles de dioacutexido de
azufre Se pide
a) Composicioacuten de la mezcla en el equilibrio
b) El valor de Kc y Kp
Sustancias 2 SO2 (g) + O2 (g) harr 2 SO3 (g)
Moles
Iniciales 1 1 -
Reaccionan -2x -1x +2x
En el equilibrio 1 ndash 2x 1 - x +2x
Molaridad En el equilibrio
1 minus 2119909
5
1 minus 119909
5
2119909
5
Kc = 119930119926
120785 120784
119930119926120784120784 119926
120784
n so2 = 015 = 1-2x
X = 0425 mol
a) nSO2 =1 ndash 2x = 1 ndash 20425 = 015 mol
nO2 = 1 ndash x = 1 ndash 0425 = 0575 mol
n SO3 = 2x= 2 0425 = 085 mol
29
Ejercicio 19 En un recipiente de 5 litros se introducen 1 mol de dioacutexido
de azufre y 1 mol de oxiacutegeno gaseoso y se calienta a 1000 ordmC
establecieacutendose el siguiente equilibrio
2 SO2 (g) + O2 (g) harr 2 SO3 (g)
Una vez alcanzado el equilibrio se encuentran 015 moles de dioacutexido de
azufre Se pide
b) El valor de Kc y Kp
Kp = Kc (RT) Δn Δn = suma de moles gaseosos producto ndash suma de moles gaseosos reactivo
Kp = Kc (RT) Δn Δn = 2 ndash (2+1) = -1
Kp = 2792 (0082 1273) -1 = 267
Las constantes de equilibrio son Kc igual a 2792 y Kp igual a 267
Kc = 1198781198743
2
11987811987422 1198742
= 0855 2
015
52(05755)
= 2792
30
Ejercicio 6 En un reactor de 25 litros se introducen 72 gramos de SO3 Cuando se alcanza el equilibrio SO3 (g) harr SO2 (g) + frac12 O2 (g)
y a 200 ordmC se observa que la presioacuten total del recipiente es de 18
atm Calcula Kc y Kp para el equilibrio anterior a 200 ordmC
Sustancias SO3 (g) harr SO2 (g) + frac12 O2 (g)
Moles
Iniciales 7280 - -
Reaccionan -1x +1x +12x
En el equilibrio 09 ndash x +x +12x
Molaridad En el equilibrio
09 minus 119909
25
119909
25
12119909
25
nTotal = 09 ndashx +x +12 x
nTotal = 09 +12 x
Kc = 119930119926
120784 119926
120784120783120784
[119930119926120785]
P Total V = n Total RT
18 25 = (09+12x)0082(200+273) x= 052 mol
(sustituyendo)
0152 0208 0104
31
Kc = 119930119926120784 119926120784
120783120784
119930119926120785
= 120782120784120782120790 120782120783120782120786 120783
120784
120782120783120787120784 = 044
Ejercicio 6 En un reactor de 25 litros se introducen 72 gramos de SO3 Cuando se alcanza el equilibrio SO3 (g) harr SO2 (g) + frac12 O2 (g)
y a 200 ordmC se observa que la presioacuten total del recipiente es de 18
atm Calcula Kc y Kp para el equilibrio anterior a 200 ordmC
Kp = Kc (RT) Δn Δn = suma de moles gaseosos producto ndash suma de moles gaseosos reactivo
Kp = Kc (RT) Δn Δn = 1 + frac12 - 1 = 12
Kp = 044 (0082 473) frac12 = 27
Las constantes de equilibrio son Kc igual a 044 y Kp igual a 27
32
Ejemplo En un matraz de 5 litros se introducen 2 moles de PCl5(g) y 1 mol de de
PCl3(g) y se establece el siguiente equilibrio
PCl5(g) harr PCl3(g) + Cl2(g)
Sabiendo que Kc (250 ordmC) = 0042
a) iquestcuaacuteles son las concentraciones de cada sustancia en el equilibrio
b) iquestcuaacutel es el grado de disociacioacuten
Sustancias PCl5(g) harr PCl3(g) + Cl2(g)
Moles
Iniciales 2 1 -
Reaccionan - x +1x +1x
En el equilibrio 2 ndash x 1+ x x
Molaridad En el equilibrio
2 minus 119909
5
1 + 119909
5
119909
5
Kc = 119927119914119949
120785 119914119949
120784
[119927119914119949120787]
33
a) Kc = 119927119914119949
120785 119914119949
120784
[119927119914119949120787]
=
120783+119961 119961
120784120787
[120784minus119961120787] = 0042
[PCl5] = (2 ndash x)5 = 0344 molL
[PCl3] = (1 + x)5 = 0256 molL
[Cl2] = x5 = 0056 mol
119835) 120630 = 119961
120784 =
120782120784120790
120784 = 014 14
Ejemplo En un matraz de 5 litros se introducen 2 moles de PCl5(g) y 1 mol de de
PCl3(g) y se establece el siguiente equilibrio
PCl5(g) harr PCl3(g) + Cl2(g)
Sabiendo que Kc (250 ordmC) = 0042
a) iquestcuaacuteles son las concentraciones de cada sustancia en el equilibrio
b) iquestcuaacutel es el grado de disociacioacuten
x = 028 mol
34
35
Ejemplo 22 En un recipiente cerrado y vaciacuteo de 5 litros se introducen 508 g de iodo
Se eleva la temperatura a 900oC y se alcanza el equilibrio
l2(g) harr 2 l (g)
El valor de Kc para este equilibrio es de 52 x 10-4 Calcula
a) El valor de Kp para el equilibrio a esa temperatura
b) Cuaacutel es el grado de disociacioacuten del iodo
c) La presioacuten parcial del iodo sin disociar
a) Calcular Kp
Kp = Kc (RT) Δn Δn = suma de moles gaseosos producto ndash suma de moles gaseosos reactivo
Kp = Kc (RT) Δn Δn = 2 - 1 = 1
Kp = 000052 (0082 1173) 1 = 005
36
Sustancias l2(g) harr 2 l(g)
Moles
Iniciales 002 -
Reaccionan - x +2x
En el equilibrio 002 ndash x 2x
Molaridad En el equilibrio 002 minus 119909
5
2 119909
5
120787 120782120790
120784120787120786 Mol I2 = = 002 mol de I2
b) Calcular los moles iniciales
37
c) PIodo V = nIodoRT
PIodo 5 = (002 - X)0082(900+273) = 0321 atm
Kc = 119920 120784
[119920120784] =
120784119961 120784
120784120787
[120782120782120784minus119961120787] =
120784120782119935120784
120784120787 (120782120782120784 minus119935) = 000052
120630 = 119961
120782120782120784 =
120782120782120782120785120785
120782120782120784 = 0164 164
X = 00033 mol
a) Qc = 119930119926120785 119925119926
119930119926120784 119925119926120784 =08 2
04 2 = 4 (El volumen del numerador y el denominador se simplifican)
Como Qc gt Kc el sistema no se encuentra en equilibrio y la reaccioacuten se desplazaraacute hacia la izquierda
Ejemplo 33 La constante de equilibrio Kc para la reaccioacuten
SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3 (g) + NO (g)
Es igual a 3 a una temperatura determinada
a) Justifica por queacute no estaacute en equilibrio a la misma temperatura una
mezcla formada por 04 mol de SO2 04 mol de NO2 08 mol de SO3 y 08
molde NO (en un recipiente de un litro)
b) Determina la cantidad que habraacute de cada especie en el momento de
alcanzar el equilibrio
38
Sustancias SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3 (g) + NO (g)
Moles
Iniciales 04 04 08 08
Reaccionan +x +x -x -x
En el equilibrio 04 + x 04+x 08 - x 08 - x
Molaridad En el equilibrio
04 + 119909
1
04 + 119909
1
08 minus 119909
1
08 minus 119909
1
Ejemplo 33 La constante de equilibrio Kc para la reaccioacuten
SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3 (g) + NO (g)
Es igual a 3 a una temperatura determinada
a) Determina la cantidad que habraacute de cada especie en el momento de
alcanzar el equilibrio
a) Kc = 119930119926
120785 119925119926
119930119926120784 119925119926
120784 =08 minus119909 2
04+119909 2 = 4 (El volumen del numerador y el denominador se simplifican)
39
Kc = 119930119926
120785 119925119926
119930119926120784 119925119926
120784 =08 minus119909 2
04+119909 2 = 4
120782120790 minus119961 120784
120782120786+119961 120784 = 4 Resolviendo se obtiene que
x= 004 moles
Equil SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3(g) + NO (g)
Mol eq 04+004 04+004 08ndash004 08ndash004
n (SO3 ) = n (NO) = 076 mol n (SO2 ) = n (NO2) = 044 mol
Ejemplo 33 La constante de equilibrio Kc para la reaccioacuten SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3 (g) + NO (g)
Es igual a 3 a una temperatura determinada
a) Determina la cantidad que habraacute de cada especie en el momento de
alcanzar el equilibrio
40
Ejemplo El proceso de obtencioacuten industrial del amoniaco es
un ejemplo de coacutemo se puede manejar las condiciones de
una reaccioacuten para obtener el maacuteximo rendimiento N2 (g) + 3 H2 (g) rarr 2 NH3 (g) ΔH = -922 kJ
Se trata de un proceso exoteacutermico Trabajar a bajas temperaturas desplaza
el equilibrio hacia la formacioacuten del producto Pero si la temperatura es muy
baja el proceso se vuelve demasiado lento y deja de ser rentable Una
temperatura de 400 ordmC optimiza el efecto de la composicioacuten del equilibrio y de
la velocidad del proceso
Las presiones altas favorecen la formacioacuten de producto ya que desplazan el
equilibrio en el sentido en que se reduzca el nuacutemero de partiacuteculas
El coste de ambos reactivos es similar y por eso se trabaja en proporciones
estequiomeacutetricas Si uno de los reactivos fuese considerablemente maacutes caro
que el otro se trabajariacutea con un exceso del maacutes barato lo que desplazariacutea el
proceso hacia la formacioacuten de maacutes producto
Un catalizador aumenta la velocidad de la reaccioacuten con lo cual se
incrementa tambieacuten la rentabilidad econoacutemica del proceso
41
EQUILIBRIO DE MOLEacuteCULAS (H2 + I2 harr 2 HI)
Equilibrio
quiacutemico
Concentr
acio
nes (
moll)
Tiempo (s)
[HI]
[I2]
[H2]
42
Si ΔHordm gt 0 (endoteacutermica) Tuarr se desplazaraacute
a la derecha (productos)
Si ΔHordm lt 0 (exoteacutermica) Tuarr se desplazaraacute
a la izquierda (reactivos)
Un sistema en equilibrio se puede analizar como dos procesos que
se producen de forma reversible endoteacutermico en un sentido y
exoteacutermico en el contrario Al aumentar la temperatura de un
sistema en equilibrio este se desplazaraacute en el sentido del proceso
endoteacutermico
CAMBIO DE LA TEMPERATURA
20
La presioacuten que ejercen los gases es debida al choque de sus partiacuteculas contra las paredes del recipiente en iguales condiciones de temperatura cuanto mayor sea el nuacutemero de partiacuteculas mayor seraacute la presioacuten del sistema
Si se aumenta la presioacuten en un sistema que estaacute en equilibrio este evolucionaraacute en el sentido en que disminuya el nuacutemero de partiacuteculas gaseosas Si disminuye la presioacuten el sistema evolucionaraacute en el sentido en que aumente el nuacutemero de partiacuteculas gaseosas
Si disminuye el volumen del sistema este evolucionaraacute en el sentido en que disminuya el nuacutemero de partiacuteculas en estado gaseosos y viceversa
CAMBIO EN LA PRESIOacuteN O EN EL
VOLUMEN
21
Si en el equilibrio no hay variacioacuten del nuacutemero de moles gaseosos ∆n = 0 el equilibrio no se ve afectado por los cambios de presioacuten Los cambios de presioacuten no afectan a soacutelidos o liacutequidos ya que son praacutecticamente incompresibles esteacuten presentes en sistemas homogeacuteneos o en los sistemas heterogeacuteneos Los cambios que se producen en la presioacuten interna no afectan el equilibrio
CAMBIO EN LA PRESIOacuteN O EN EL
VOLUMEN
22
Cuando a un sistema en equilibrio experimenta un cambio en la concentracioacuten de alguna de las sustancias que lo integran evoluciona oponieacutendose a la causa que provocoacute esa alteracioacuten
Si agrego productos Q gt Kc ⟶ se desplazaraacute a la
izquierda
Si agrego reactivos Q lt Kc ⟶ se desplazaraacute a la
derecha
[reac]
[prod]
[reac]
[prod]K
eq
eq
c Q
CAMBIO EN LA CONCENTRACIOacuteN DE
ALGUNA DE LAS SUSTANCIAS
23
Los catalizadores influyen en la velocidad de
reaccioacuten
Si se agrega un catalizador a un sistema en
equilibrio este puede modificar la velocidad
directa e inversa pero no modifica la posicioacuten del
equilibrio (no modifica los valores de las
funciones termodinaacutemicas) ni tampoco la
constante de equilibrio
INFLUENCIA DE LOS CATALIZADORES
EN EL ESTADO DE EQUILIBRIO
24
ADICIOacuteN DE UN GAS INERTE (a T y V ctes)
No altera el equilibrio Vn
Vn
[reac]
[prod]
reac
prod
ADICIOacuteN DE UN REACTIVOPRODUCTO
SOacuteLIDO O LIacuteQUIDO
No altera el equilibrio
25
ldquoCuando un sistema en equilibrio
experimenta una transformacioacuten
dicho sistema evoluciona para
alcanzar un nuevo equilibrio en el
sentido en que se oponga a la
transformacioacutenrdquo
Henri Louis Le Chacirctelier
(1850-1936)
ENUNCIADO DEL PRINCIPIO DE LE
CHATELIER
26
tiempo
KC asymp 100
conce
ntr
aci
oacuten
tiempo
KC gt 105
conce
ntr
aci
oacuten
KC lt 10-2
conce
ntr
aci
oacuten
tiempo
SIGNIFICADO DEL VALOR DE KC
27
a)
b)
c)
d)
2
2
2 4
[ ]
[ ]c
NOK
N O
2
2
2
[ ]
[ ] [ ]c
NOClK
NO Cl
2[ ]cK CO
2 2[ ] [ ]cK CO H O
Ejemplo Escribir las expresiones de Kc para los siguientes
equilibrios quiacutemicos
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)
28
Ejercicio 19 En un recipiente de 5 litros se introducen 1 mol de dioacutexido
de azufre y 1 mol de oxiacutegeno gaseoso y se calienta a 1000 ordmC
establecieacutendose el siguiente equilibrio
2 SO2 (g) + O2 (g) harr 2 SO3 (g)
Una vez alcanzado el equilibrio se encuentran 015 moles de dioacutexido de
azufre Se pide
a) Composicioacuten de la mezcla en el equilibrio
b) El valor de Kc y Kp
Sustancias 2 SO2 (g) + O2 (g) harr 2 SO3 (g)
Moles
Iniciales 1 1 -
Reaccionan -2x -1x +2x
En el equilibrio 1 ndash 2x 1 - x +2x
Molaridad En el equilibrio
1 minus 2119909
5
1 minus 119909
5
2119909
5
Kc = 119930119926
120785 120784
119930119926120784120784 119926
120784
n so2 = 015 = 1-2x
X = 0425 mol
a) nSO2 =1 ndash 2x = 1 ndash 20425 = 015 mol
nO2 = 1 ndash x = 1 ndash 0425 = 0575 mol
n SO3 = 2x= 2 0425 = 085 mol
29
Ejercicio 19 En un recipiente de 5 litros se introducen 1 mol de dioacutexido
de azufre y 1 mol de oxiacutegeno gaseoso y se calienta a 1000 ordmC
establecieacutendose el siguiente equilibrio
2 SO2 (g) + O2 (g) harr 2 SO3 (g)
Una vez alcanzado el equilibrio se encuentran 015 moles de dioacutexido de
azufre Se pide
b) El valor de Kc y Kp
Kp = Kc (RT) Δn Δn = suma de moles gaseosos producto ndash suma de moles gaseosos reactivo
Kp = Kc (RT) Δn Δn = 2 ndash (2+1) = -1
Kp = 2792 (0082 1273) -1 = 267
Las constantes de equilibrio son Kc igual a 2792 y Kp igual a 267
Kc = 1198781198743
2
11987811987422 1198742
= 0855 2
015
52(05755)
= 2792
30
Ejercicio 6 En un reactor de 25 litros se introducen 72 gramos de SO3 Cuando se alcanza el equilibrio SO3 (g) harr SO2 (g) + frac12 O2 (g)
y a 200 ordmC se observa que la presioacuten total del recipiente es de 18
atm Calcula Kc y Kp para el equilibrio anterior a 200 ordmC
Sustancias SO3 (g) harr SO2 (g) + frac12 O2 (g)
Moles
Iniciales 7280 - -
Reaccionan -1x +1x +12x
En el equilibrio 09 ndash x +x +12x
Molaridad En el equilibrio
09 minus 119909
25
119909
25
12119909
25
nTotal = 09 ndashx +x +12 x
nTotal = 09 +12 x
Kc = 119930119926
120784 119926
120784120783120784
[119930119926120785]
P Total V = n Total RT
18 25 = (09+12x)0082(200+273) x= 052 mol
(sustituyendo)
0152 0208 0104
31
Kc = 119930119926120784 119926120784
120783120784
119930119926120785
= 120782120784120782120790 120782120783120782120786 120783
120784
120782120783120787120784 = 044
Ejercicio 6 En un reactor de 25 litros se introducen 72 gramos de SO3 Cuando se alcanza el equilibrio SO3 (g) harr SO2 (g) + frac12 O2 (g)
y a 200 ordmC se observa que la presioacuten total del recipiente es de 18
atm Calcula Kc y Kp para el equilibrio anterior a 200 ordmC
Kp = Kc (RT) Δn Δn = suma de moles gaseosos producto ndash suma de moles gaseosos reactivo
Kp = Kc (RT) Δn Δn = 1 + frac12 - 1 = 12
Kp = 044 (0082 473) frac12 = 27
Las constantes de equilibrio son Kc igual a 044 y Kp igual a 27
32
Ejemplo En un matraz de 5 litros se introducen 2 moles de PCl5(g) y 1 mol de de
PCl3(g) y se establece el siguiente equilibrio
PCl5(g) harr PCl3(g) + Cl2(g)
Sabiendo que Kc (250 ordmC) = 0042
a) iquestcuaacuteles son las concentraciones de cada sustancia en el equilibrio
b) iquestcuaacutel es el grado de disociacioacuten
Sustancias PCl5(g) harr PCl3(g) + Cl2(g)
Moles
Iniciales 2 1 -
Reaccionan - x +1x +1x
En el equilibrio 2 ndash x 1+ x x
Molaridad En el equilibrio
2 minus 119909
5
1 + 119909
5
119909
5
Kc = 119927119914119949
120785 119914119949
120784
[119927119914119949120787]
33
a) Kc = 119927119914119949
120785 119914119949
120784
[119927119914119949120787]
=
120783+119961 119961
120784120787
[120784minus119961120787] = 0042
[PCl5] = (2 ndash x)5 = 0344 molL
[PCl3] = (1 + x)5 = 0256 molL
[Cl2] = x5 = 0056 mol
119835) 120630 = 119961
120784 =
120782120784120790
120784 = 014 14
Ejemplo En un matraz de 5 litros se introducen 2 moles de PCl5(g) y 1 mol de de
PCl3(g) y se establece el siguiente equilibrio
PCl5(g) harr PCl3(g) + Cl2(g)
Sabiendo que Kc (250 ordmC) = 0042
a) iquestcuaacuteles son las concentraciones de cada sustancia en el equilibrio
b) iquestcuaacutel es el grado de disociacioacuten
x = 028 mol
34
35
Ejemplo 22 En un recipiente cerrado y vaciacuteo de 5 litros se introducen 508 g de iodo
Se eleva la temperatura a 900oC y se alcanza el equilibrio
l2(g) harr 2 l (g)
El valor de Kc para este equilibrio es de 52 x 10-4 Calcula
a) El valor de Kp para el equilibrio a esa temperatura
b) Cuaacutel es el grado de disociacioacuten del iodo
c) La presioacuten parcial del iodo sin disociar
a) Calcular Kp
Kp = Kc (RT) Δn Δn = suma de moles gaseosos producto ndash suma de moles gaseosos reactivo
Kp = Kc (RT) Δn Δn = 2 - 1 = 1
Kp = 000052 (0082 1173) 1 = 005
36
Sustancias l2(g) harr 2 l(g)
Moles
Iniciales 002 -
Reaccionan - x +2x
En el equilibrio 002 ndash x 2x
Molaridad En el equilibrio 002 minus 119909
5
2 119909
5
120787 120782120790
120784120787120786 Mol I2 = = 002 mol de I2
b) Calcular los moles iniciales
37
c) PIodo V = nIodoRT
PIodo 5 = (002 - X)0082(900+273) = 0321 atm
Kc = 119920 120784
[119920120784] =
120784119961 120784
120784120787
[120782120782120784minus119961120787] =
120784120782119935120784
120784120787 (120782120782120784 minus119935) = 000052
120630 = 119961
120782120782120784 =
120782120782120782120785120785
120782120782120784 = 0164 164
X = 00033 mol
a) Qc = 119930119926120785 119925119926
119930119926120784 119925119926120784 =08 2
04 2 = 4 (El volumen del numerador y el denominador se simplifican)
Como Qc gt Kc el sistema no se encuentra en equilibrio y la reaccioacuten se desplazaraacute hacia la izquierda
Ejemplo 33 La constante de equilibrio Kc para la reaccioacuten
SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3 (g) + NO (g)
Es igual a 3 a una temperatura determinada
a) Justifica por queacute no estaacute en equilibrio a la misma temperatura una
mezcla formada por 04 mol de SO2 04 mol de NO2 08 mol de SO3 y 08
molde NO (en un recipiente de un litro)
b) Determina la cantidad que habraacute de cada especie en el momento de
alcanzar el equilibrio
38
Sustancias SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3 (g) + NO (g)
Moles
Iniciales 04 04 08 08
Reaccionan +x +x -x -x
En el equilibrio 04 + x 04+x 08 - x 08 - x
Molaridad En el equilibrio
04 + 119909
1
04 + 119909
1
08 minus 119909
1
08 minus 119909
1
Ejemplo 33 La constante de equilibrio Kc para la reaccioacuten
SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3 (g) + NO (g)
Es igual a 3 a una temperatura determinada
a) Determina la cantidad que habraacute de cada especie en el momento de
alcanzar el equilibrio
a) Kc = 119930119926
120785 119925119926
119930119926120784 119925119926
120784 =08 minus119909 2
04+119909 2 = 4 (El volumen del numerador y el denominador se simplifican)
39
Kc = 119930119926
120785 119925119926
119930119926120784 119925119926
120784 =08 minus119909 2
04+119909 2 = 4
120782120790 minus119961 120784
120782120786+119961 120784 = 4 Resolviendo se obtiene que
x= 004 moles
Equil SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3(g) + NO (g)
Mol eq 04+004 04+004 08ndash004 08ndash004
n (SO3 ) = n (NO) = 076 mol n (SO2 ) = n (NO2) = 044 mol
Ejemplo 33 La constante de equilibrio Kc para la reaccioacuten SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3 (g) + NO (g)
Es igual a 3 a una temperatura determinada
a) Determina la cantidad que habraacute de cada especie en el momento de
alcanzar el equilibrio
40
Ejemplo El proceso de obtencioacuten industrial del amoniaco es
un ejemplo de coacutemo se puede manejar las condiciones de
una reaccioacuten para obtener el maacuteximo rendimiento N2 (g) + 3 H2 (g) rarr 2 NH3 (g) ΔH = -922 kJ
Se trata de un proceso exoteacutermico Trabajar a bajas temperaturas desplaza
el equilibrio hacia la formacioacuten del producto Pero si la temperatura es muy
baja el proceso se vuelve demasiado lento y deja de ser rentable Una
temperatura de 400 ordmC optimiza el efecto de la composicioacuten del equilibrio y de
la velocidad del proceso
Las presiones altas favorecen la formacioacuten de producto ya que desplazan el
equilibrio en el sentido en que se reduzca el nuacutemero de partiacuteculas
El coste de ambos reactivos es similar y por eso se trabaja en proporciones
estequiomeacutetricas Si uno de los reactivos fuese considerablemente maacutes caro
que el otro se trabajariacutea con un exceso del maacutes barato lo que desplazariacutea el
proceso hacia la formacioacuten de maacutes producto
Un catalizador aumenta la velocidad de la reaccioacuten con lo cual se
incrementa tambieacuten la rentabilidad econoacutemica del proceso
41
EQUILIBRIO DE MOLEacuteCULAS (H2 + I2 harr 2 HI)
Equilibrio
quiacutemico
Concentr
acio
nes (
moll)
Tiempo (s)
[HI]
[I2]
[H2]
42
La presioacuten que ejercen los gases es debida al choque de sus partiacuteculas contra las paredes del recipiente en iguales condiciones de temperatura cuanto mayor sea el nuacutemero de partiacuteculas mayor seraacute la presioacuten del sistema
Si se aumenta la presioacuten en un sistema que estaacute en equilibrio este evolucionaraacute en el sentido en que disminuya el nuacutemero de partiacuteculas gaseosas Si disminuye la presioacuten el sistema evolucionaraacute en el sentido en que aumente el nuacutemero de partiacuteculas gaseosas
Si disminuye el volumen del sistema este evolucionaraacute en el sentido en que disminuya el nuacutemero de partiacuteculas en estado gaseosos y viceversa
CAMBIO EN LA PRESIOacuteN O EN EL
VOLUMEN
21
Si en el equilibrio no hay variacioacuten del nuacutemero de moles gaseosos ∆n = 0 el equilibrio no se ve afectado por los cambios de presioacuten Los cambios de presioacuten no afectan a soacutelidos o liacutequidos ya que son praacutecticamente incompresibles esteacuten presentes en sistemas homogeacuteneos o en los sistemas heterogeacuteneos Los cambios que se producen en la presioacuten interna no afectan el equilibrio
CAMBIO EN LA PRESIOacuteN O EN EL
VOLUMEN
22
Cuando a un sistema en equilibrio experimenta un cambio en la concentracioacuten de alguna de las sustancias que lo integran evoluciona oponieacutendose a la causa que provocoacute esa alteracioacuten
Si agrego productos Q gt Kc ⟶ se desplazaraacute a la
izquierda
Si agrego reactivos Q lt Kc ⟶ se desplazaraacute a la
derecha
[reac]
[prod]
[reac]
[prod]K
eq
eq
c Q
CAMBIO EN LA CONCENTRACIOacuteN DE
ALGUNA DE LAS SUSTANCIAS
23
Los catalizadores influyen en la velocidad de
reaccioacuten
Si se agrega un catalizador a un sistema en
equilibrio este puede modificar la velocidad
directa e inversa pero no modifica la posicioacuten del
equilibrio (no modifica los valores de las
funciones termodinaacutemicas) ni tampoco la
constante de equilibrio
INFLUENCIA DE LOS CATALIZADORES
EN EL ESTADO DE EQUILIBRIO
24
ADICIOacuteN DE UN GAS INERTE (a T y V ctes)
No altera el equilibrio Vn
Vn
[reac]
[prod]
reac
prod
ADICIOacuteN DE UN REACTIVOPRODUCTO
SOacuteLIDO O LIacuteQUIDO
No altera el equilibrio
25
ldquoCuando un sistema en equilibrio
experimenta una transformacioacuten
dicho sistema evoluciona para
alcanzar un nuevo equilibrio en el
sentido en que se oponga a la
transformacioacutenrdquo
Henri Louis Le Chacirctelier
(1850-1936)
ENUNCIADO DEL PRINCIPIO DE LE
CHATELIER
26
tiempo
KC asymp 100
conce
ntr
aci
oacuten
tiempo
KC gt 105
conce
ntr
aci
oacuten
KC lt 10-2
conce
ntr
aci
oacuten
tiempo
SIGNIFICADO DEL VALOR DE KC
27
a)
b)
c)
d)
2
2
2 4
[ ]
[ ]c
NOK
N O
2
2
2
[ ]
[ ] [ ]c
NOClK
NO Cl
2[ ]cK CO
2 2[ ] [ ]cK CO H O
Ejemplo Escribir las expresiones de Kc para los siguientes
equilibrios quiacutemicos
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)
28
Ejercicio 19 En un recipiente de 5 litros se introducen 1 mol de dioacutexido
de azufre y 1 mol de oxiacutegeno gaseoso y se calienta a 1000 ordmC
establecieacutendose el siguiente equilibrio
2 SO2 (g) + O2 (g) harr 2 SO3 (g)
Una vez alcanzado el equilibrio se encuentran 015 moles de dioacutexido de
azufre Se pide
a) Composicioacuten de la mezcla en el equilibrio
b) El valor de Kc y Kp
Sustancias 2 SO2 (g) + O2 (g) harr 2 SO3 (g)
Moles
Iniciales 1 1 -
Reaccionan -2x -1x +2x
En el equilibrio 1 ndash 2x 1 - x +2x
Molaridad En el equilibrio
1 minus 2119909
5
1 minus 119909
5
2119909
5
Kc = 119930119926
120785 120784
119930119926120784120784 119926
120784
n so2 = 015 = 1-2x
X = 0425 mol
a) nSO2 =1 ndash 2x = 1 ndash 20425 = 015 mol
nO2 = 1 ndash x = 1 ndash 0425 = 0575 mol
n SO3 = 2x= 2 0425 = 085 mol
29
Ejercicio 19 En un recipiente de 5 litros se introducen 1 mol de dioacutexido
de azufre y 1 mol de oxiacutegeno gaseoso y se calienta a 1000 ordmC
establecieacutendose el siguiente equilibrio
2 SO2 (g) + O2 (g) harr 2 SO3 (g)
Una vez alcanzado el equilibrio se encuentran 015 moles de dioacutexido de
azufre Se pide
b) El valor de Kc y Kp
Kp = Kc (RT) Δn Δn = suma de moles gaseosos producto ndash suma de moles gaseosos reactivo
Kp = Kc (RT) Δn Δn = 2 ndash (2+1) = -1
Kp = 2792 (0082 1273) -1 = 267
Las constantes de equilibrio son Kc igual a 2792 y Kp igual a 267
Kc = 1198781198743
2
11987811987422 1198742
= 0855 2
015
52(05755)
= 2792
30
Ejercicio 6 En un reactor de 25 litros se introducen 72 gramos de SO3 Cuando se alcanza el equilibrio SO3 (g) harr SO2 (g) + frac12 O2 (g)
y a 200 ordmC se observa que la presioacuten total del recipiente es de 18
atm Calcula Kc y Kp para el equilibrio anterior a 200 ordmC
Sustancias SO3 (g) harr SO2 (g) + frac12 O2 (g)
Moles
Iniciales 7280 - -
Reaccionan -1x +1x +12x
En el equilibrio 09 ndash x +x +12x
Molaridad En el equilibrio
09 minus 119909
25
119909
25
12119909
25
nTotal = 09 ndashx +x +12 x
nTotal = 09 +12 x
Kc = 119930119926
120784 119926
120784120783120784
[119930119926120785]
P Total V = n Total RT
18 25 = (09+12x)0082(200+273) x= 052 mol
(sustituyendo)
0152 0208 0104
31
Kc = 119930119926120784 119926120784
120783120784
119930119926120785
= 120782120784120782120790 120782120783120782120786 120783
120784
120782120783120787120784 = 044
Ejercicio 6 En un reactor de 25 litros se introducen 72 gramos de SO3 Cuando se alcanza el equilibrio SO3 (g) harr SO2 (g) + frac12 O2 (g)
y a 200 ordmC se observa que la presioacuten total del recipiente es de 18
atm Calcula Kc y Kp para el equilibrio anterior a 200 ordmC
Kp = Kc (RT) Δn Δn = suma de moles gaseosos producto ndash suma de moles gaseosos reactivo
Kp = Kc (RT) Δn Δn = 1 + frac12 - 1 = 12
Kp = 044 (0082 473) frac12 = 27
Las constantes de equilibrio son Kc igual a 044 y Kp igual a 27
32
Ejemplo En un matraz de 5 litros se introducen 2 moles de PCl5(g) y 1 mol de de
PCl3(g) y se establece el siguiente equilibrio
PCl5(g) harr PCl3(g) + Cl2(g)
Sabiendo que Kc (250 ordmC) = 0042
a) iquestcuaacuteles son las concentraciones de cada sustancia en el equilibrio
b) iquestcuaacutel es el grado de disociacioacuten
Sustancias PCl5(g) harr PCl3(g) + Cl2(g)
Moles
Iniciales 2 1 -
Reaccionan - x +1x +1x
En el equilibrio 2 ndash x 1+ x x
Molaridad En el equilibrio
2 minus 119909
5
1 + 119909
5
119909
5
Kc = 119927119914119949
120785 119914119949
120784
[119927119914119949120787]
33
a) Kc = 119927119914119949
120785 119914119949
120784
[119927119914119949120787]
=
120783+119961 119961
120784120787
[120784minus119961120787] = 0042
[PCl5] = (2 ndash x)5 = 0344 molL
[PCl3] = (1 + x)5 = 0256 molL
[Cl2] = x5 = 0056 mol
119835) 120630 = 119961
120784 =
120782120784120790
120784 = 014 14
Ejemplo En un matraz de 5 litros se introducen 2 moles de PCl5(g) y 1 mol de de
PCl3(g) y se establece el siguiente equilibrio
PCl5(g) harr PCl3(g) + Cl2(g)
Sabiendo que Kc (250 ordmC) = 0042
a) iquestcuaacuteles son las concentraciones de cada sustancia en el equilibrio
b) iquestcuaacutel es el grado de disociacioacuten
x = 028 mol
34
35
Ejemplo 22 En un recipiente cerrado y vaciacuteo de 5 litros se introducen 508 g de iodo
Se eleva la temperatura a 900oC y se alcanza el equilibrio
l2(g) harr 2 l (g)
El valor de Kc para este equilibrio es de 52 x 10-4 Calcula
a) El valor de Kp para el equilibrio a esa temperatura
b) Cuaacutel es el grado de disociacioacuten del iodo
c) La presioacuten parcial del iodo sin disociar
a) Calcular Kp
Kp = Kc (RT) Δn Δn = suma de moles gaseosos producto ndash suma de moles gaseosos reactivo
Kp = Kc (RT) Δn Δn = 2 - 1 = 1
Kp = 000052 (0082 1173) 1 = 005
36
Sustancias l2(g) harr 2 l(g)
Moles
Iniciales 002 -
Reaccionan - x +2x
En el equilibrio 002 ndash x 2x
Molaridad En el equilibrio 002 minus 119909
5
2 119909
5
120787 120782120790
120784120787120786 Mol I2 = = 002 mol de I2
b) Calcular los moles iniciales
37
c) PIodo V = nIodoRT
PIodo 5 = (002 - X)0082(900+273) = 0321 atm
Kc = 119920 120784
[119920120784] =
120784119961 120784
120784120787
[120782120782120784minus119961120787] =
120784120782119935120784
120784120787 (120782120782120784 minus119935) = 000052
120630 = 119961
120782120782120784 =
120782120782120782120785120785
120782120782120784 = 0164 164
X = 00033 mol
a) Qc = 119930119926120785 119925119926
119930119926120784 119925119926120784 =08 2
04 2 = 4 (El volumen del numerador y el denominador se simplifican)
Como Qc gt Kc el sistema no se encuentra en equilibrio y la reaccioacuten se desplazaraacute hacia la izquierda
Ejemplo 33 La constante de equilibrio Kc para la reaccioacuten
SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3 (g) + NO (g)
Es igual a 3 a una temperatura determinada
a) Justifica por queacute no estaacute en equilibrio a la misma temperatura una
mezcla formada por 04 mol de SO2 04 mol de NO2 08 mol de SO3 y 08
molde NO (en un recipiente de un litro)
b) Determina la cantidad que habraacute de cada especie en el momento de
alcanzar el equilibrio
38
Sustancias SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3 (g) + NO (g)
Moles
Iniciales 04 04 08 08
Reaccionan +x +x -x -x
En el equilibrio 04 + x 04+x 08 - x 08 - x
Molaridad En el equilibrio
04 + 119909
1
04 + 119909
1
08 minus 119909
1
08 minus 119909
1
Ejemplo 33 La constante de equilibrio Kc para la reaccioacuten
SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3 (g) + NO (g)
Es igual a 3 a una temperatura determinada
a) Determina la cantidad que habraacute de cada especie en el momento de
alcanzar el equilibrio
a) Kc = 119930119926
120785 119925119926
119930119926120784 119925119926
120784 =08 minus119909 2
04+119909 2 = 4 (El volumen del numerador y el denominador se simplifican)
39
Kc = 119930119926
120785 119925119926
119930119926120784 119925119926
120784 =08 minus119909 2
04+119909 2 = 4
120782120790 minus119961 120784
120782120786+119961 120784 = 4 Resolviendo se obtiene que
x= 004 moles
Equil SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3(g) + NO (g)
Mol eq 04+004 04+004 08ndash004 08ndash004
n (SO3 ) = n (NO) = 076 mol n (SO2 ) = n (NO2) = 044 mol
Ejemplo 33 La constante de equilibrio Kc para la reaccioacuten SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3 (g) + NO (g)
Es igual a 3 a una temperatura determinada
a) Determina la cantidad que habraacute de cada especie en el momento de
alcanzar el equilibrio
40
Ejemplo El proceso de obtencioacuten industrial del amoniaco es
un ejemplo de coacutemo se puede manejar las condiciones de
una reaccioacuten para obtener el maacuteximo rendimiento N2 (g) + 3 H2 (g) rarr 2 NH3 (g) ΔH = -922 kJ
Se trata de un proceso exoteacutermico Trabajar a bajas temperaturas desplaza
el equilibrio hacia la formacioacuten del producto Pero si la temperatura es muy
baja el proceso se vuelve demasiado lento y deja de ser rentable Una
temperatura de 400 ordmC optimiza el efecto de la composicioacuten del equilibrio y de
la velocidad del proceso
Las presiones altas favorecen la formacioacuten de producto ya que desplazan el
equilibrio en el sentido en que se reduzca el nuacutemero de partiacuteculas
El coste de ambos reactivos es similar y por eso se trabaja en proporciones
estequiomeacutetricas Si uno de los reactivos fuese considerablemente maacutes caro
que el otro se trabajariacutea con un exceso del maacutes barato lo que desplazariacutea el
proceso hacia la formacioacuten de maacutes producto
Un catalizador aumenta la velocidad de la reaccioacuten con lo cual se
incrementa tambieacuten la rentabilidad econoacutemica del proceso
41
EQUILIBRIO DE MOLEacuteCULAS (H2 + I2 harr 2 HI)
Equilibrio
quiacutemico
Concentr
acio
nes (
moll)
Tiempo (s)
[HI]
[I2]
[H2]
42
Si en el equilibrio no hay variacioacuten del nuacutemero de moles gaseosos ∆n = 0 el equilibrio no se ve afectado por los cambios de presioacuten Los cambios de presioacuten no afectan a soacutelidos o liacutequidos ya que son praacutecticamente incompresibles esteacuten presentes en sistemas homogeacuteneos o en los sistemas heterogeacuteneos Los cambios que se producen en la presioacuten interna no afectan el equilibrio
CAMBIO EN LA PRESIOacuteN O EN EL
VOLUMEN
22
Cuando a un sistema en equilibrio experimenta un cambio en la concentracioacuten de alguna de las sustancias que lo integran evoluciona oponieacutendose a la causa que provocoacute esa alteracioacuten
Si agrego productos Q gt Kc ⟶ se desplazaraacute a la
izquierda
Si agrego reactivos Q lt Kc ⟶ se desplazaraacute a la
derecha
[reac]
[prod]
[reac]
[prod]K
eq
eq
c Q
CAMBIO EN LA CONCENTRACIOacuteN DE
ALGUNA DE LAS SUSTANCIAS
23
Los catalizadores influyen en la velocidad de
reaccioacuten
Si se agrega un catalizador a un sistema en
equilibrio este puede modificar la velocidad
directa e inversa pero no modifica la posicioacuten del
equilibrio (no modifica los valores de las
funciones termodinaacutemicas) ni tampoco la
constante de equilibrio
INFLUENCIA DE LOS CATALIZADORES
EN EL ESTADO DE EQUILIBRIO
24
ADICIOacuteN DE UN GAS INERTE (a T y V ctes)
No altera el equilibrio Vn
Vn
[reac]
[prod]
reac
prod
ADICIOacuteN DE UN REACTIVOPRODUCTO
SOacuteLIDO O LIacuteQUIDO
No altera el equilibrio
25
ldquoCuando un sistema en equilibrio
experimenta una transformacioacuten
dicho sistema evoluciona para
alcanzar un nuevo equilibrio en el
sentido en que se oponga a la
transformacioacutenrdquo
Henri Louis Le Chacirctelier
(1850-1936)
ENUNCIADO DEL PRINCIPIO DE LE
CHATELIER
26
tiempo
KC asymp 100
conce
ntr
aci
oacuten
tiempo
KC gt 105
conce
ntr
aci
oacuten
KC lt 10-2
conce
ntr
aci
oacuten
tiempo
SIGNIFICADO DEL VALOR DE KC
27
a)
b)
c)
d)
2
2
2 4
[ ]
[ ]c
NOK
N O
2
2
2
[ ]
[ ] [ ]c
NOClK
NO Cl
2[ ]cK CO
2 2[ ] [ ]cK CO H O
Ejemplo Escribir las expresiones de Kc para los siguientes
equilibrios quiacutemicos
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)
28
Ejercicio 19 En un recipiente de 5 litros se introducen 1 mol de dioacutexido
de azufre y 1 mol de oxiacutegeno gaseoso y se calienta a 1000 ordmC
establecieacutendose el siguiente equilibrio
2 SO2 (g) + O2 (g) harr 2 SO3 (g)
Una vez alcanzado el equilibrio se encuentran 015 moles de dioacutexido de
azufre Se pide
a) Composicioacuten de la mezcla en el equilibrio
b) El valor de Kc y Kp
Sustancias 2 SO2 (g) + O2 (g) harr 2 SO3 (g)
Moles
Iniciales 1 1 -
Reaccionan -2x -1x +2x
En el equilibrio 1 ndash 2x 1 - x +2x
Molaridad En el equilibrio
1 minus 2119909
5
1 minus 119909
5
2119909
5
Kc = 119930119926
120785 120784
119930119926120784120784 119926
120784
n so2 = 015 = 1-2x
X = 0425 mol
a) nSO2 =1 ndash 2x = 1 ndash 20425 = 015 mol
nO2 = 1 ndash x = 1 ndash 0425 = 0575 mol
n SO3 = 2x= 2 0425 = 085 mol
29
Ejercicio 19 En un recipiente de 5 litros se introducen 1 mol de dioacutexido
de azufre y 1 mol de oxiacutegeno gaseoso y se calienta a 1000 ordmC
establecieacutendose el siguiente equilibrio
2 SO2 (g) + O2 (g) harr 2 SO3 (g)
Una vez alcanzado el equilibrio se encuentran 015 moles de dioacutexido de
azufre Se pide
b) El valor de Kc y Kp
Kp = Kc (RT) Δn Δn = suma de moles gaseosos producto ndash suma de moles gaseosos reactivo
Kp = Kc (RT) Δn Δn = 2 ndash (2+1) = -1
Kp = 2792 (0082 1273) -1 = 267
Las constantes de equilibrio son Kc igual a 2792 y Kp igual a 267
Kc = 1198781198743
2
11987811987422 1198742
= 0855 2
015
52(05755)
= 2792
30
Ejercicio 6 En un reactor de 25 litros se introducen 72 gramos de SO3 Cuando se alcanza el equilibrio SO3 (g) harr SO2 (g) + frac12 O2 (g)
y a 200 ordmC se observa que la presioacuten total del recipiente es de 18
atm Calcula Kc y Kp para el equilibrio anterior a 200 ordmC
Sustancias SO3 (g) harr SO2 (g) + frac12 O2 (g)
Moles
Iniciales 7280 - -
Reaccionan -1x +1x +12x
En el equilibrio 09 ndash x +x +12x
Molaridad En el equilibrio
09 minus 119909
25
119909
25
12119909
25
nTotal = 09 ndashx +x +12 x
nTotal = 09 +12 x
Kc = 119930119926
120784 119926
120784120783120784
[119930119926120785]
P Total V = n Total RT
18 25 = (09+12x)0082(200+273) x= 052 mol
(sustituyendo)
0152 0208 0104
31
Kc = 119930119926120784 119926120784
120783120784
119930119926120785
= 120782120784120782120790 120782120783120782120786 120783
120784
120782120783120787120784 = 044
Ejercicio 6 En un reactor de 25 litros se introducen 72 gramos de SO3 Cuando se alcanza el equilibrio SO3 (g) harr SO2 (g) + frac12 O2 (g)
y a 200 ordmC se observa que la presioacuten total del recipiente es de 18
atm Calcula Kc y Kp para el equilibrio anterior a 200 ordmC
Kp = Kc (RT) Δn Δn = suma de moles gaseosos producto ndash suma de moles gaseosos reactivo
Kp = Kc (RT) Δn Δn = 1 + frac12 - 1 = 12
Kp = 044 (0082 473) frac12 = 27
Las constantes de equilibrio son Kc igual a 044 y Kp igual a 27
32
Ejemplo En un matraz de 5 litros se introducen 2 moles de PCl5(g) y 1 mol de de
PCl3(g) y se establece el siguiente equilibrio
PCl5(g) harr PCl3(g) + Cl2(g)
Sabiendo que Kc (250 ordmC) = 0042
a) iquestcuaacuteles son las concentraciones de cada sustancia en el equilibrio
b) iquestcuaacutel es el grado de disociacioacuten
Sustancias PCl5(g) harr PCl3(g) + Cl2(g)
Moles
Iniciales 2 1 -
Reaccionan - x +1x +1x
En el equilibrio 2 ndash x 1+ x x
Molaridad En el equilibrio
2 minus 119909
5
1 + 119909
5
119909
5
Kc = 119927119914119949
120785 119914119949
120784
[119927119914119949120787]
33
a) Kc = 119927119914119949
120785 119914119949
120784
[119927119914119949120787]
=
120783+119961 119961
120784120787
[120784minus119961120787] = 0042
[PCl5] = (2 ndash x)5 = 0344 molL
[PCl3] = (1 + x)5 = 0256 molL
[Cl2] = x5 = 0056 mol
119835) 120630 = 119961
120784 =
120782120784120790
120784 = 014 14
Ejemplo En un matraz de 5 litros se introducen 2 moles de PCl5(g) y 1 mol de de
PCl3(g) y se establece el siguiente equilibrio
PCl5(g) harr PCl3(g) + Cl2(g)
Sabiendo que Kc (250 ordmC) = 0042
a) iquestcuaacuteles son las concentraciones de cada sustancia en el equilibrio
b) iquestcuaacutel es el grado de disociacioacuten
x = 028 mol
34
35
Ejemplo 22 En un recipiente cerrado y vaciacuteo de 5 litros se introducen 508 g de iodo
Se eleva la temperatura a 900oC y se alcanza el equilibrio
l2(g) harr 2 l (g)
El valor de Kc para este equilibrio es de 52 x 10-4 Calcula
a) El valor de Kp para el equilibrio a esa temperatura
b) Cuaacutel es el grado de disociacioacuten del iodo
c) La presioacuten parcial del iodo sin disociar
a) Calcular Kp
Kp = Kc (RT) Δn Δn = suma de moles gaseosos producto ndash suma de moles gaseosos reactivo
Kp = Kc (RT) Δn Δn = 2 - 1 = 1
Kp = 000052 (0082 1173) 1 = 005
36
Sustancias l2(g) harr 2 l(g)
Moles
Iniciales 002 -
Reaccionan - x +2x
En el equilibrio 002 ndash x 2x
Molaridad En el equilibrio 002 minus 119909
5
2 119909
5
120787 120782120790
120784120787120786 Mol I2 = = 002 mol de I2
b) Calcular los moles iniciales
37
c) PIodo V = nIodoRT
PIodo 5 = (002 - X)0082(900+273) = 0321 atm
Kc = 119920 120784
[119920120784] =
120784119961 120784
120784120787
[120782120782120784minus119961120787] =
120784120782119935120784
120784120787 (120782120782120784 minus119935) = 000052
120630 = 119961
120782120782120784 =
120782120782120782120785120785
120782120782120784 = 0164 164
X = 00033 mol
a) Qc = 119930119926120785 119925119926
119930119926120784 119925119926120784 =08 2
04 2 = 4 (El volumen del numerador y el denominador se simplifican)
Como Qc gt Kc el sistema no se encuentra en equilibrio y la reaccioacuten se desplazaraacute hacia la izquierda
Ejemplo 33 La constante de equilibrio Kc para la reaccioacuten
SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3 (g) + NO (g)
Es igual a 3 a una temperatura determinada
a) Justifica por queacute no estaacute en equilibrio a la misma temperatura una
mezcla formada por 04 mol de SO2 04 mol de NO2 08 mol de SO3 y 08
molde NO (en un recipiente de un litro)
b) Determina la cantidad que habraacute de cada especie en el momento de
alcanzar el equilibrio
38
Sustancias SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3 (g) + NO (g)
Moles
Iniciales 04 04 08 08
Reaccionan +x +x -x -x
En el equilibrio 04 + x 04+x 08 - x 08 - x
Molaridad En el equilibrio
04 + 119909
1
04 + 119909
1
08 minus 119909
1
08 minus 119909
1
Ejemplo 33 La constante de equilibrio Kc para la reaccioacuten
SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3 (g) + NO (g)
Es igual a 3 a una temperatura determinada
a) Determina la cantidad que habraacute de cada especie en el momento de
alcanzar el equilibrio
a) Kc = 119930119926
120785 119925119926
119930119926120784 119925119926
120784 =08 minus119909 2
04+119909 2 = 4 (El volumen del numerador y el denominador se simplifican)
39
Kc = 119930119926
120785 119925119926
119930119926120784 119925119926
120784 =08 minus119909 2
04+119909 2 = 4
120782120790 minus119961 120784
120782120786+119961 120784 = 4 Resolviendo se obtiene que
x= 004 moles
Equil SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3(g) + NO (g)
Mol eq 04+004 04+004 08ndash004 08ndash004
n (SO3 ) = n (NO) = 076 mol n (SO2 ) = n (NO2) = 044 mol
Ejemplo 33 La constante de equilibrio Kc para la reaccioacuten SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3 (g) + NO (g)
Es igual a 3 a una temperatura determinada
a) Determina la cantidad que habraacute de cada especie en el momento de
alcanzar el equilibrio
40
Ejemplo El proceso de obtencioacuten industrial del amoniaco es
un ejemplo de coacutemo se puede manejar las condiciones de
una reaccioacuten para obtener el maacuteximo rendimiento N2 (g) + 3 H2 (g) rarr 2 NH3 (g) ΔH = -922 kJ
Se trata de un proceso exoteacutermico Trabajar a bajas temperaturas desplaza
el equilibrio hacia la formacioacuten del producto Pero si la temperatura es muy
baja el proceso se vuelve demasiado lento y deja de ser rentable Una
temperatura de 400 ordmC optimiza el efecto de la composicioacuten del equilibrio y de
la velocidad del proceso
Las presiones altas favorecen la formacioacuten de producto ya que desplazan el
equilibrio en el sentido en que se reduzca el nuacutemero de partiacuteculas
El coste de ambos reactivos es similar y por eso se trabaja en proporciones
estequiomeacutetricas Si uno de los reactivos fuese considerablemente maacutes caro
que el otro se trabajariacutea con un exceso del maacutes barato lo que desplazariacutea el
proceso hacia la formacioacuten de maacutes producto
Un catalizador aumenta la velocidad de la reaccioacuten con lo cual se
incrementa tambieacuten la rentabilidad econoacutemica del proceso
41
EQUILIBRIO DE MOLEacuteCULAS (H2 + I2 harr 2 HI)
Equilibrio
quiacutemico
Concentr
acio
nes (
moll)
Tiempo (s)
[HI]
[I2]
[H2]
42
Cuando a un sistema en equilibrio experimenta un cambio en la concentracioacuten de alguna de las sustancias que lo integran evoluciona oponieacutendose a la causa que provocoacute esa alteracioacuten
Si agrego productos Q gt Kc ⟶ se desplazaraacute a la
izquierda
Si agrego reactivos Q lt Kc ⟶ se desplazaraacute a la
derecha
[reac]
[prod]
[reac]
[prod]K
eq
eq
c Q
CAMBIO EN LA CONCENTRACIOacuteN DE
ALGUNA DE LAS SUSTANCIAS
23
Los catalizadores influyen en la velocidad de
reaccioacuten
Si se agrega un catalizador a un sistema en
equilibrio este puede modificar la velocidad
directa e inversa pero no modifica la posicioacuten del
equilibrio (no modifica los valores de las
funciones termodinaacutemicas) ni tampoco la
constante de equilibrio
INFLUENCIA DE LOS CATALIZADORES
EN EL ESTADO DE EQUILIBRIO
24
ADICIOacuteN DE UN GAS INERTE (a T y V ctes)
No altera el equilibrio Vn
Vn
[reac]
[prod]
reac
prod
ADICIOacuteN DE UN REACTIVOPRODUCTO
SOacuteLIDO O LIacuteQUIDO
No altera el equilibrio
25
ldquoCuando un sistema en equilibrio
experimenta una transformacioacuten
dicho sistema evoluciona para
alcanzar un nuevo equilibrio en el
sentido en que se oponga a la
transformacioacutenrdquo
Henri Louis Le Chacirctelier
(1850-1936)
ENUNCIADO DEL PRINCIPIO DE LE
CHATELIER
26
tiempo
KC asymp 100
conce
ntr
aci
oacuten
tiempo
KC gt 105
conce
ntr
aci
oacuten
KC lt 10-2
conce
ntr
aci
oacuten
tiempo
SIGNIFICADO DEL VALOR DE KC
27
a)
b)
c)
d)
2
2
2 4
[ ]
[ ]c
NOK
N O
2
2
2
[ ]
[ ] [ ]c
NOClK
NO Cl
2[ ]cK CO
2 2[ ] [ ]cK CO H O
Ejemplo Escribir las expresiones de Kc para los siguientes
equilibrios quiacutemicos
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)
28
Ejercicio 19 En un recipiente de 5 litros se introducen 1 mol de dioacutexido
de azufre y 1 mol de oxiacutegeno gaseoso y se calienta a 1000 ordmC
establecieacutendose el siguiente equilibrio
2 SO2 (g) + O2 (g) harr 2 SO3 (g)
Una vez alcanzado el equilibrio se encuentran 015 moles de dioacutexido de
azufre Se pide
a) Composicioacuten de la mezcla en el equilibrio
b) El valor de Kc y Kp
Sustancias 2 SO2 (g) + O2 (g) harr 2 SO3 (g)
Moles
Iniciales 1 1 -
Reaccionan -2x -1x +2x
En el equilibrio 1 ndash 2x 1 - x +2x
Molaridad En el equilibrio
1 minus 2119909
5
1 minus 119909
5
2119909
5
Kc = 119930119926
120785 120784
119930119926120784120784 119926
120784
n so2 = 015 = 1-2x
X = 0425 mol
a) nSO2 =1 ndash 2x = 1 ndash 20425 = 015 mol
nO2 = 1 ndash x = 1 ndash 0425 = 0575 mol
n SO3 = 2x= 2 0425 = 085 mol
29
Ejercicio 19 En un recipiente de 5 litros se introducen 1 mol de dioacutexido
de azufre y 1 mol de oxiacutegeno gaseoso y se calienta a 1000 ordmC
establecieacutendose el siguiente equilibrio
2 SO2 (g) + O2 (g) harr 2 SO3 (g)
Una vez alcanzado el equilibrio se encuentran 015 moles de dioacutexido de
azufre Se pide
b) El valor de Kc y Kp
Kp = Kc (RT) Δn Δn = suma de moles gaseosos producto ndash suma de moles gaseosos reactivo
Kp = Kc (RT) Δn Δn = 2 ndash (2+1) = -1
Kp = 2792 (0082 1273) -1 = 267
Las constantes de equilibrio son Kc igual a 2792 y Kp igual a 267
Kc = 1198781198743
2
11987811987422 1198742
= 0855 2
015
52(05755)
= 2792
30
Ejercicio 6 En un reactor de 25 litros se introducen 72 gramos de SO3 Cuando se alcanza el equilibrio SO3 (g) harr SO2 (g) + frac12 O2 (g)
y a 200 ordmC se observa que la presioacuten total del recipiente es de 18
atm Calcula Kc y Kp para el equilibrio anterior a 200 ordmC
Sustancias SO3 (g) harr SO2 (g) + frac12 O2 (g)
Moles
Iniciales 7280 - -
Reaccionan -1x +1x +12x
En el equilibrio 09 ndash x +x +12x
Molaridad En el equilibrio
09 minus 119909
25
119909
25
12119909
25
nTotal = 09 ndashx +x +12 x
nTotal = 09 +12 x
Kc = 119930119926
120784 119926
120784120783120784
[119930119926120785]
P Total V = n Total RT
18 25 = (09+12x)0082(200+273) x= 052 mol
(sustituyendo)
0152 0208 0104
31
Kc = 119930119926120784 119926120784
120783120784
119930119926120785
= 120782120784120782120790 120782120783120782120786 120783
120784
120782120783120787120784 = 044
Ejercicio 6 En un reactor de 25 litros se introducen 72 gramos de SO3 Cuando se alcanza el equilibrio SO3 (g) harr SO2 (g) + frac12 O2 (g)
y a 200 ordmC se observa que la presioacuten total del recipiente es de 18
atm Calcula Kc y Kp para el equilibrio anterior a 200 ordmC
Kp = Kc (RT) Δn Δn = suma de moles gaseosos producto ndash suma de moles gaseosos reactivo
Kp = Kc (RT) Δn Δn = 1 + frac12 - 1 = 12
Kp = 044 (0082 473) frac12 = 27
Las constantes de equilibrio son Kc igual a 044 y Kp igual a 27
32
Ejemplo En un matraz de 5 litros se introducen 2 moles de PCl5(g) y 1 mol de de
PCl3(g) y se establece el siguiente equilibrio
PCl5(g) harr PCl3(g) + Cl2(g)
Sabiendo que Kc (250 ordmC) = 0042
a) iquestcuaacuteles son las concentraciones de cada sustancia en el equilibrio
b) iquestcuaacutel es el grado de disociacioacuten
Sustancias PCl5(g) harr PCl3(g) + Cl2(g)
Moles
Iniciales 2 1 -
Reaccionan - x +1x +1x
En el equilibrio 2 ndash x 1+ x x
Molaridad En el equilibrio
2 minus 119909
5
1 + 119909
5
119909
5
Kc = 119927119914119949
120785 119914119949
120784
[119927119914119949120787]
33
a) Kc = 119927119914119949
120785 119914119949
120784
[119927119914119949120787]
=
120783+119961 119961
120784120787
[120784minus119961120787] = 0042
[PCl5] = (2 ndash x)5 = 0344 molL
[PCl3] = (1 + x)5 = 0256 molL
[Cl2] = x5 = 0056 mol
119835) 120630 = 119961
120784 =
120782120784120790
120784 = 014 14
Ejemplo En un matraz de 5 litros se introducen 2 moles de PCl5(g) y 1 mol de de
PCl3(g) y se establece el siguiente equilibrio
PCl5(g) harr PCl3(g) + Cl2(g)
Sabiendo que Kc (250 ordmC) = 0042
a) iquestcuaacuteles son las concentraciones de cada sustancia en el equilibrio
b) iquestcuaacutel es el grado de disociacioacuten
x = 028 mol
34
35
Ejemplo 22 En un recipiente cerrado y vaciacuteo de 5 litros se introducen 508 g de iodo
Se eleva la temperatura a 900oC y se alcanza el equilibrio
l2(g) harr 2 l (g)
El valor de Kc para este equilibrio es de 52 x 10-4 Calcula
a) El valor de Kp para el equilibrio a esa temperatura
b) Cuaacutel es el grado de disociacioacuten del iodo
c) La presioacuten parcial del iodo sin disociar
a) Calcular Kp
Kp = Kc (RT) Δn Δn = suma de moles gaseosos producto ndash suma de moles gaseosos reactivo
Kp = Kc (RT) Δn Δn = 2 - 1 = 1
Kp = 000052 (0082 1173) 1 = 005
36
Sustancias l2(g) harr 2 l(g)
Moles
Iniciales 002 -
Reaccionan - x +2x
En el equilibrio 002 ndash x 2x
Molaridad En el equilibrio 002 minus 119909
5
2 119909
5
120787 120782120790
120784120787120786 Mol I2 = = 002 mol de I2
b) Calcular los moles iniciales
37
c) PIodo V = nIodoRT
PIodo 5 = (002 - X)0082(900+273) = 0321 atm
Kc = 119920 120784
[119920120784] =
120784119961 120784
120784120787
[120782120782120784minus119961120787] =
120784120782119935120784
120784120787 (120782120782120784 minus119935) = 000052
120630 = 119961
120782120782120784 =
120782120782120782120785120785
120782120782120784 = 0164 164
X = 00033 mol
a) Qc = 119930119926120785 119925119926
119930119926120784 119925119926120784 =08 2
04 2 = 4 (El volumen del numerador y el denominador se simplifican)
Como Qc gt Kc el sistema no se encuentra en equilibrio y la reaccioacuten se desplazaraacute hacia la izquierda
Ejemplo 33 La constante de equilibrio Kc para la reaccioacuten
SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3 (g) + NO (g)
Es igual a 3 a una temperatura determinada
a) Justifica por queacute no estaacute en equilibrio a la misma temperatura una
mezcla formada por 04 mol de SO2 04 mol de NO2 08 mol de SO3 y 08
molde NO (en un recipiente de un litro)
b) Determina la cantidad que habraacute de cada especie en el momento de
alcanzar el equilibrio
38
Sustancias SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3 (g) + NO (g)
Moles
Iniciales 04 04 08 08
Reaccionan +x +x -x -x
En el equilibrio 04 + x 04+x 08 - x 08 - x
Molaridad En el equilibrio
04 + 119909
1
04 + 119909
1
08 minus 119909
1
08 minus 119909
1
Ejemplo 33 La constante de equilibrio Kc para la reaccioacuten
SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3 (g) + NO (g)
Es igual a 3 a una temperatura determinada
a) Determina la cantidad que habraacute de cada especie en el momento de
alcanzar el equilibrio
a) Kc = 119930119926
120785 119925119926
119930119926120784 119925119926
120784 =08 minus119909 2
04+119909 2 = 4 (El volumen del numerador y el denominador se simplifican)
39
Kc = 119930119926
120785 119925119926
119930119926120784 119925119926
120784 =08 minus119909 2
04+119909 2 = 4
120782120790 minus119961 120784
120782120786+119961 120784 = 4 Resolviendo se obtiene que
x= 004 moles
Equil SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3(g) + NO (g)
Mol eq 04+004 04+004 08ndash004 08ndash004
n (SO3 ) = n (NO) = 076 mol n (SO2 ) = n (NO2) = 044 mol
Ejemplo 33 La constante de equilibrio Kc para la reaccioacuten SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3 (g) + NO (g)
Es igual a 3 a una temperatura determinada
a) Determina la cantidad que habraacute de cada especie en el momento de
alcanzar el equilibrio
40
Ejemplo El proceso de obtencioacuten industrial del amoniaco es
un ejemplo de coacutemo se puede manejar las condiciones de
una reaccioacuten para obtener el maacuteximo rendimiento N2 (g) + 3 H2 (g) rarr 2 NH3 (g) ΔH = -922 kJ
Se trata de un proceso exoteacutermico Trabajar a bajas temperaturas desplaza
el equilibrio hacia la formacioacuten del producto Pero si la temperatura es muy
baja el proceso se vuelve demasiado lento y deja de ser rentable Una
temperatura de 400 ordmC optimiza el efecto de la composicioacuten del equilibrio y de
la velocidad del proceso
Las presiones altas favorecen la formacioacuten de producto ya que desplazan el
equilibrio en el sentido en que se reduzca el nuacutemero de partiacuteculas
El coste de ambos reactivos es similar y por eso se trabaja en proporciones
estequiomeacutetricas Si uno de los reactivos fuese considerablemente maacutes caro
que el otro se trabajariacutea con un exceso del maacutes barato lo que desplazariacutea el
proceso hacia la formacioacuten de maacutes producto
Un catalizador aumenta la velocidad de la reaccioacuten con lo cual se
incrementa tambieacuten la rentabilidad econoacutemica del proceso
41
EQUILIBRIO DE MOLEacuteCULAS (H2 + I2 harr 2 HI)
Equilibrio
quiacutemico
Concentr
acio
nes (
moll)
Tiempo (s)
[HI]
[I2]
[H2]
42
Los catalizadores influyen en la velocidad de
reaccioacuten
Si se agrega un catalizador a un sistema en
equilibrio este puede modificar la velocidad
directa e inversa pero no modifica la posicioacuten del
equilibrio (no modifica los valores de las
funciones termodinaacutemicas) ni tampoco la
constante de equilibrio
INFLUENCIA DE LOS CATALIZADORES
EN EL ESTADO DE EQUILIBRIO
24
ADICIOacuteN DE UN GAS INERTE (a T y V ctes)
No altera el equilibrio Vn
Vn
[reac]
[prod]
reac
prod
ADICIOacuteN DE UN REACTIVOPRODUCTO
SOacuteLIDO O LIacuteQUIDO
No altera el equilibrio
25
ldquoCuando un sistema en equilibrio
experimenta una transformacioacuten
dicho sistema evoluciona para
alcanzar un nuevo equilibrio en el
sentido en que se oponga a la
transformacioacutenrdquo
Henri Louis Le Chacirctelier
(1850-1936)
ENUNCIADO DEL PRINCIPIO DE LE
CHATELIER
26
tiempo
KC asymp 100
conce
ntr
aci
oacuten
tiempo
KC gt 105
conce
ntr
aci
oacuten
KC lt 10-2
conce
ntr
aci
oacuten
tiempo
SIGNIFICADO DEL VALOR DE KC
27
a)
b)
c)
d)
2
2
2 4
[ ]
[ ]c
NOK
N O
2
2
2
[ ]
[ ] [ ]c
NOClK
NO Cl
2[ ]cK CO
2 2[ ] [ ]cK CO H O
Ejemplo Escribir las expresiones de Kc para los siguientes
equilibrios quiacutemicos
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)
28
Ejercicio 19 En un recipiente de 5 litros se introducen 1 mol de dioacutexido
de azufre y 1 mol de oxiacutegeno gaseoso y se calienta a 1000 ordmC
establecieacutendose el siguiente equilibrio
2 SO2 (g) + O2 (g) harr 2 SO3 (g)
Una vez alcanzado el equilibrio se encuentran 015 moles de dioacutexido de
azufre Se pide
a) Composicioacuten de la mezcla en el equilibrio
b) El valor de Kc y Kp
Sustancias 2 SO2 (g) + O2 (g) harr 2 SO3 (g)
Moles
Iniciales 1 1 -
Reaccionan -2x -1x +2x
En el equilibrio 1 ndash 2x 1 - x +2x
Molaridad En el equilibrio
1 minus 2119909
5
1 minus 119909
5
2119909
5
Kc = 119930119926
120785 120784
119930119926120784120784 119926
120784
n so2 = 015 = 1-2x
X = 0425 mol
a) nSO2 =1 ndash 2x = 1 ndash 20425 = 015 mol
nO2 = 1 ndash x = 1 ndash 0425 = 0575 mol
n SO3 = 2x= 2 0425 = 085 mol
29
Ejercicio 19 En un recipiente de 5 litros se introducen 1 mol de dioacutexido
de azufre y 1 mol de oxiacutegeno gaseoso y se calienta a 1000 ordmC
establecieacutendose el siguiente equilibrio
2 SO2 (g) + O2 (g) harr 2 SO3 (g)
Una vez alcanzado el equilibrio se encuentran 015 moles de dioacutexido de
azufre Se pide
b) El valor de Kc y Kp
Kp = Kc (RT) Δn Δn = suma de moles gaseosos producto ndash suma de moles gaseosos reactivo
Kp = Kc (RT) Δn Δn = 2 ndash (2+1) = -1
Kp = 2792 (0082 1273) -1 = 267
Las constantes de equilibrio son Kc igual a 2792 y Kp igual a 267
Kc = 1198781198743
2
11987811987422 1198742
= 0855 2
015
52(05755)
= 2792
30
Ejercicio 6 En un reactor de 25 litros se introducen 72 gramos de SO3 Cuando se alcanza el equilibrio SO3 (g) harr SO2 (g) + frac12 O2 (g)
y a 200 ordmC se observa que la presioacuten total del recipiente es de 18
atm Calcula Kc y Kp para el equilibrio anterior a 200 ordmC
Sustancias SO3 (g) harr SO2 (g) + frac12 O2 (g)
Moles
Iniciales 7280 - -
Reaccionan -1x +1x +12x
En el equilibrio 09 ndash x +x +12x
Molaridad En el equilibrio
09 minus 119909
25
119909
25
12119909
25
nTotal = 09 ndashx +x +12 x
nTotal = 09 +12 x
Kc = 119930119926
120784 119926
120784120783120784
[119930119926120785]
P Total V = n Total RT
18 25 = (09+12x)0082(200+273) x= 052 mol
(sustituyendo)
0152 0208 0104
31
Kc = 119930119926120784 119926120784
120783120784
119930119926120785
= 120782120784120782120790 120782120783120782120786 120783
120784
120782120783120787120784 = 044
Ejercicio 6 En un reactor de 25 litros se introducen 72 gramos de SO3 Cuando se alcanza el equilibrio SO3 (g) harr SO2 (g) + frac12 O2 (g)
y a 200 ordmC se observa que la presioacuten total del recipiente es de 18
atm Calcula Kc y Kp para el equilibrio anterior a 200 ordmC
Kp = Kc (RT) Δn Δn = suma de moles gaseosos producto ndash suma de moles gaseosos reactivo
Kp = Kc (RT) Δn Δn = 1 + frac12 - 1 = 12
Kp = 044 (0082 473) frac12 = 27
Las constantes de equilibrio son Kc igual a 044 y Kp igual a 27
32
Ejemplo En un matraz de 5 litros se introducen 2 moles de PCl5(g) y 1 mol de de
PCl3(g) y se establece el siguiente equilibrio
PCl5(g) harr PCl3(g) + Cl2(g)
Sabiendo que Kc (250 ordmC) = 0042
a) iquestcuaacuteles son las concentraciones de cada sustancia en el equilibrio
b) iquestcuaacutel es el grado de disociacioacuten
Sustancias PCl5(g) harr PCl3(g) + Cl2(g)
Moles
Iniciales 2 1 -
Reaccionan - x +1x +1x
En el equilibrio 2 ndash x 1+ x x
Molaridad En el equilibrio
2 minus 119909
5
1 + 119909
5
119909
5
Kc = 119927119914119949
120785 119914119949
120784
[119927119914119949120787]
33
a) Kc = 119927119914119949
120785 119914119949
120784
[119927119914119949120787]
=
120783+119961 119961
120784120787
[120784minus119961120787] = 0042
[PCl5] = (2 ndash x)5 = 0344 molL
[PCl3] = (1 + x)5 = 0256 molL
[Cl2] = x5 = 0056 mol
119835) 120630 = 119961
120784 =
120782120784120790
120784 = 014 14
Ejemplo En un matraz de 5 litros se introducen 2 moles de PCl5(g) y 1 mol de de
PCl3(g) y se establece el siguiente equilibrio
PCl5(g) harr PCl3(g) + Cl2(g)
Sabiendo que Kc (250 ordmC) = 0042
a) iquestcuaacuteles son las concentraciones de cada sustancia en el equilibrio
b) iquestcuaacutel es el grado de disociacioacuten
x = 028 mol
34
35
Ejemplo 22 En un recipiente cerrado y vaciacuteo de 5 litros se introducen 508 g de iodo
Se eleva la temperatura a 900oC y se alcanza el equilibrio
l2(g) harr 2 l (g)
El valor de Kc para este equilibrio es de 52 x 10-4 Calcula
a) El valor de Kp para el equilibrio a esa temperatura
b) Cuaacutel es el grado de disociacioacuten del iodo
c) La presioacuten parcial del iodo sin disociar
a) Calcular Kp
Kp = Kc (RT) Δn Δn = suma de moles gaseosos producto ndash suma de moles gaseosos reactivo
Kp = Kc (RT) Δn Δn = 2 - 1 = 1
Kp = 000052 (0082 1173) 1 = 005
36
Sustancias l2(g) harr 2 l(g)
Moles
Iniciales 002 -
Reaccionan - x +2x
En el equilibrio 002 ndash x 2x
Molaridad En el equilibrio 002 minus 119909
5
2 119909
5
120787 120782120790
120784120787120786 Mol I2 = = 002 mol de I2
b) Calcular los moles iniciales
37
c) PIodo V = nIodoRT
PIodo 5 = (002 - X)0082(900+273) = 0321 atm
Kc = 119920 120784
[119920120784] =
120784119961 120784
120784120787
[120782120782120784minus119961120787] =
120784120782119935120784
120784120787 (120782120782120784 minus119935) = 000052
120630 = 119961
120782120782120784 =
120782120782120782120785120785
120782120782120784 = 0164 164
X = 00033 mol
a) Qc = 119930119926120785 119925119926
119930119926120784 119925119926120784 =08 2
04 2 = 4 (El volumen del numerador y el denominador se simplifican)
Como Qc gt Kc el sistema no se encuentra en equilibrio y la reaccioacuten se desplazaraacute hacia la izquierda
Ejemplo 33 La constante de equilibrio Kc para la reaccioacuten
SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3 (g) + NO (g)
Es igual a 3 a una temperatura determinada
a) Justifica por queacute no estaacute en equilibrio a la misma temperatura una
mezcla formada por 04 mol de SO2 04 mol de NO2 08 mol de SO3 y 08
molde NO (en un recipiente de un litro)
b) Determina la cantidad que habraacute de cada especie en el momento de
alcanzar el equilibrio
38
Sustancias SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3 (g) + NO (g)
Moles
Iniciales 04 04 08 08
Reaccionan +x +x -x -x
En el equilibrio 04 + x 04+x 08 - x 08 - x
Molaridad En el equilibrio
04 + 119909
1
04 + 119909
1
08 minus 119909
1
08 minus 119909
1
Ejemplo 33 La constante de equilibrio Kc para la reaccioacuten
SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3 (g) + NO (g)
Es igual a 3 a una temperatura determinada
a) Determina la cantidad que habraacute de cada especie en el momento de
alcanzar el equilibrio
a) Kc = 119930119926
120785 119925119926
119930119926120784 119925119926
120784 =08 minus119909 2
04+119909 2 = 4 (El volumen del numerador y el denominador se simplifican)
39
Kc = 119930119926
120785 119925119926
119930119926120784 119925119926
120784 =08 minus119909 2
04+119909 2 = 4
120782120790 minus119961 120784
120782120786+119961 120784 = 4 Resolviendo se obtiene que
x= 004 moles
Equil SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3(g) + NO (g)
Mol eq 04+004 04+004 08ndash004 08ndash004
n (SO3 ) = n (NO) = 076 mol n (SO2 ) = n (NO2) = 044 mol
Ejemplo 33 La constante de equilibrio Kc para la reaccioacuten SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3 (g) + NO (g)
Es igual a 3 a una temperatura determinada
a) Determina la cantidad que habraacute de cada especie en el momento de
alcanzar el equilibrio
40
Ejemplo El proceso de obtencioacuten industrial del amoniaco es
un ejemplo de coacutemo se puede manejar las condiciones de
una reaccioacuten para obtener el maacuteximo rendimiento N2 (g) + 3 H2 (g) rarr 2 NH3 (g) ΔH = -922 kJ
Se trata de un proceso exoteacutermico Trabajar a bajas temperaturas desplaza
el equilibrio hacia la formacioacuten del producto Pero si la temperatura es muy
baja el proceso se vuelve demasiado lento y deja de ser rentable Una
temperatura de 400 ordmC optimiza el efecto de la composicioacuten del equilibrio y de
la velocidad del proceso
Las presiones altas favorecen la formacioacuten de producto ya que desplazan el
equilibrio en el sentido en que se reduzca el nuacutemero de partiacuteculas
El coste de ambos reactivos es similar y por eso se trabaja en proporciones
estequiomeacutetricas Si uno de los reactivos fuese considerablemente maacutes caro
que el otro se trabajariacutea con un exceso del maacutes barato lo que desplazariacutea el
proceso hacia la formacioacuten de maacutes producto
Un catalizador aumenta la velocidad de la reaccioacuten con lo cual se
incrementa tambieacuten la rentabilidad econoacutemica del proceso
41
EQUILIBRIO DE MOLEacuteCULAS (H2 + I2 harr 2 HI)
Equilibrio
quiacutemico
Concentr
acio
nes (
moll)
Tiempo (s)
[HI]
[I2]
[H2]
42
ADICIOacuteN DE UN GAS INERTE (a T y V ctes)
No altera el equilibrio Vn
Vn
[reac]
[prod]
reac
prod
ADICIOacuteN DE UN REACTIVOPRODUCTO
SOacuteLIDO O LIacuteQUIDO
No altera el equilibrio
25
ldquoCuando un sistema en equilibrio
experimenta una transformacioacuten
dicho sistema evoluciona para
alcanzar un nuevo equilibrio en el
sentido en que se oponga a la
transformacioacutenrdquo
Henri Louis Le Chacirctelier
(1850-1936)
ENUNCIADO DEL PRINCIPIO DE LE
CHATELIER
26
tiempo
KC asymp 100
conce
ntr
aci
oacuten
tiempo
KC gt 105
conce
ntr
aci
oacuten
KC lt 10-2
conce
ntr
aci
oacuten
tiempo
SIGNIFICADO DEL VALOR DE KC
27
a)
b)
c)
d)
2
2
2 4
[ ]
[ ]c
NOK
N O
2
2
2
[ ]
[ ] [ ]c
NOClK
NO Cl
2[ ]cK CO
2 2[ ] [ ]cK CO H O
Ejemplo Escribir las expresiones de Kc para los siguientes
equilibrios quiacutemicos
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)
28
Ejercicio 19 En un recipiente de 5 litros se introducen 1 mol de dioacutexido
de azufre y 1 mol de oxiacutegeno gaseoso y se calienta a 1000 ordmC
establecieacutendose el siguiente equilibrio
2 SO2 (g) + O2 (g) harr 2 SO3 (g)
Una vez alcanzado el equilibrio se encuentran 015 moles de dioacutexido de
azufre Se pide
a) Composicioacuten de la mezcla en el equilibrio
b) El valor de Kc y Kp
Sustancias 2 SO2 (g) + O2 (g) harr 2 SO3 (g)
Moles
Iniciales 1 1 -
Reaccionan -2x -1x +2x
En el equilibrio 1 ndash 2x 1 - x +2x
Molaridad En el equilibrio
1 minus 2119909
5
1 minus 119909
5
2119909
5
Kc = 119930119926
120785 120784
119930119926120784120784 119926
120784
n so2 = 015 = 1-2x
X = 0425 mol
a) nSO2 =1 ndash 2x = 1 ndash 20425 = 015 mol
nO2 = 1 ndash x = 1 ndash 0425 = 0575 mol
n SO3 = 2x= 2 0425 = 085 mol
29
Ejercicio 19 En un recipiente de 5 litros se introducen 1 mol de dioacutexido
de azufre y 1 mol de oxiacutegeno gaseoso y se calienta a 1000 ordmC
establecieacutendose el siguiente equilibrio
2 SO2 (g) + O2 (g) harr 2 SO3 (g)
Una vez alcanzado el equilibrio se encuentran 015 moles de dioacutexido de
azufre Se pide
b) El valor de Kc y Kp
Kp = Kc (RT) Δn Δn = suma de moles gaseosos producto ndash suma de moles gaseosos reactivo
Kp = Kc (RT) Δn Δn = 2 ndash (2+1) = -1
Kp = 2792 (0082 1273) -1 = 267
Las constantes de equilibrio son Kc igual a 2792 y Kp igual a 267
Kc = 1198781198743
2
11987811987422 1198742
= 0855 2
015
52(05755)
= 2792
30
Ejercicio 6 En un reactor de 25 litros se introducen 72 gramos de SO3 Cuando se alcanza el equilibrio SO3 (g) harr SO2 (g) + frac12 O2 (g)
y a 200 ordmC se observa que la presioacuten total del recipiente es de 18
atm Calcula Kc y Kp para el equilibrio anterior a 200 ordmC
Sustancias SO3 (g) harr SO2 (g) + frac12 O2 (g)
Moles
Iniciales 7280 - -
Reaccionan -1x +1x +12x
En el equilibrio 09 ndash x +x +12x
Molaridad En el equilibrio
09 minus 119909
25
119909
25
12119909
25
nTotal = 09 ndashx +x +12 x
nTotal = 09 +12 x
Kc = 119930119926
120784 119926
120784120783120784
[119930119926120785]
P Total V = n Total RT
18 25 = (09+12x)0082(200+273) x= 052 mol
(sustituyendo)
0152 0208 0104
31
Kc = 119930119926120784 119926120784
120783120784
119930119926120785
= 120782120784120782120790 120782120783120782120786 120783
120784
120782120783120787120784 = 044
Ejercicio 6 En un reactor de 25 litros se introducen 72 gramos de SO3 Cuando se alcanza el equilibrio SO3 (g) harr SO2 (g) + frac12 O2 (g)
y a 200 ordmC se observa que la presioacuten total del recipiente es de 18
atm Calcula Kc y Kp para el equilibrio anterior a 200 ordmC
Kp = Kc (RT) Δn Δn = suma de moles gaseosos producto ndash suma de moles gaseosos reactivo
Kp = Kc (RT) Δn Δn = 1 + frac12 - 1 = 12
Kp = 044 (0082 473) frac12 = 27
Las constantes de equilibrio son Kc igual a 044 y Kp igual a 27
32
Ejemplo En un matraz de 5 litros se introducen 2 moles de PCl5(g) y 1 mol de de
PCl3(g) y se establece el siguiente equilibrio
PCl5(g) harr PCl3(g) + Cl2(g)
Sabiendo que Kc (250 ordmC) = 0042
a) iquestcuaacuteles son las concentraciones de cada sustancia en el equilibrio
b) iquestcuaacutel es el grado de disociacioacuten
Sustancias PCl5(g) harr PCl3(g) + Cl2(g)
Moles
Iniciales 2 1 -
Reaccionan - x +1x +1x
En el equilibrio 2 ndash x 1+ x x
Molaridad En el equilibrio
2 minus 119909
5
1 + 119909
5
119909
5
Kc = 119927119914119949
120785 119914119949
120784
[119927119914119949120787]
33
a) Kc = 119927119914119949
120785 119914119949
120784
[119927119914119949120787]
=
120783+119961 119961
120784120787
[120784minus119961120787] = 0042
[PCl5] = (2 ndash x)5 = 0344 molL
[PCl3] = (1 + x)5 = 0256 molL
[Cl2] = x5 = 0056 mol
119835) 120630 = 119961
120784 =
120782120784120790
120784 = 014 14
Ejemplo En un matraz de 5 litros se introducen 2 moles de PCl5(g) y 1 mol de de
PCl3(g) y se establece el siguiente equilibrio
PCl5(g) harr PCl3(g) + Cl2(g)
Sabiendo que Kc (250 ordmC) = 0042
a) iquestcuaacuteles son las concentraciones de cada sustancia en el equilibrio
b) iquestcuaacutel es el grado de disociacioacuten
x = 028 mol
34
35
Ejemplo 22 En un recipiente cerrado y vaciacuteo de 5 litros se introducen 508 g de iodo
Se eleva la temperatura a 900oC y se alcanza el equilibrio
l2(g) harr 2 l (g)
El valor de Kc para este equilibrio es de 52 x 10-4 Calcula
a) El valor de Kp para el equilibrio a esa temperatura
b) Cuaacutel es el grado de disociacioacuten del iodo
c) La presioacuten parcial del iodo sin disociar
a) Calcular Kp
Kp = Kc (RT) Δn Δn = suma de moles gaseosos producto ndash suma de moles gaseosos reactivo
Kp = Kc (RT) Δn Δn = 2 - 1 = 1
Kp = 000052 (0082 1173) 1 = 005
36
Sustancias l2(g) harr 2 l(g)
Moles
Iniciales 002 -
Reaccionan - x +2x
En el equilibrio 002 ndash x 2x
Molaridad En el equilibrio 002 minus 119909
5
2 119909
5
120787 120782120790
120784120787120786 Mol I2 = = 002 mol de I2
b) Calcular los moles iniciales
37
c) PIodo V = nIodoRT
PIodo 5 = (002 - X)0082(900+273) = 0321 atm
Kc = 119920 120784
[119920120784] =
120784119961 120784
120784120787
[120782120782120784minus119961120787] =
120784120782119935120784
120784120787 (120782120782120784 minus119935) = 000052
120630 = 119961
120782120782120784 =
120782120782120782120785120785
120782120782120784 = 0164 164
X = 00033 mol
a) Qc = 119930119926120785 119925119926
119930119926120784 119925119926120784 =08 2
04 2 = 4 (El volumen del numerador y el denominador se simplifican)
Como Qc gt Kc el sistema no se encuentra en equilibrio y la reaccioacuten se desplazaraacute hacia la izquierda
Ejemplo 33 La constante de equilibrio Kc para la reaccioacuten
SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3 (g) + NO (g)
Es igual a 3 a una temperatura determinada
a) Justifica por queacute no estaacute en equilibrio a la misma temperatura una
mezcla formada por 04 mol de SO2 04 mol de NO2 08 mol de SO3 y 08
molde NO (en un recipiente de un litro)
b) Determina la cantidad que habraacute de cada especie en el momento de
alcanzar el equilibrio
38
Sustancias SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3 (g) + NO (g)
Moles
Iniciales 04 04 08 08
Reaccionan +x +x -x -x
En el equilibrio 04 + x 04+x 08 - x 08 - x
Molaridad En el equilibrio
04 + 119909
1
04 + 119909
1
08 minus 119909
1
08 minus 119909
1
Ejemplo 33 La constante de equilibrio Kc para la reaccioacuten
SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3 (g) + NO (g)
Es igual a 3 a una temperatura determinada
a) Determina la cantidad que habraacute de cada especie en el momento de
alcanzar el equilibrio
a) Kc = 119930119926
120785 119925119926
119930119926120784 119925119926
120784 =08 minus119909 2
04+119909 2 = 4 (El volumen del numerador y el denominador se simplifican)
39
Kc = 119930119926
120785 119925119926
119930119926120784 119925119926
120784 =08 minus119909 2
04+119909 2 = 4
120782120790 minus119961 120784
120782120786+119961 120784 = 4 Resolviendo se obtiene que
x= 004 moles
Equil SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3(g) + NO (g)
Mol eq 04+004 04+004 08ndash004 08ndash004
n (SO3 ) = n (NO) = 076 mol n (SO2 ) = n (NO2) = 044 mol
Ejemplo 33 La constante de equilibrio Kc para la reaccioacuten SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3 (g) + NO (g)
Es igual a 3 a una temperatura determinada
a) Determina la cantidad que habraacute de cada especie en el momento de
alcanzar el equilibrio
40
Ejemplo El proceso de obtencioacuten industrial del amoniaco es
un ejemplo de coacutemo se puede manejar las condiciones de
una reaccioacuten para obtener el maacuteximo rendimiento N2 (g) + 3 H2 (g) rarr 2 NH3 (g) ΔH = -922 kJ
Se trata de un proceso exoteacutermico Trabajar a bajas temperaturas desplaza
el equilibrio hacia la formacioacuten del producto Pero si la temperatura es muy
baja el proceso se vuelve demasiado lento y deja de ser rentable Una
temperatura de 400 ordmC optimiza el efecto de la composicioacuten del equilibrio y de
la velocidad del proceso
Las presiones altas favorecen la formacioacuten de producto ya que desplazan el
equilibrio en el sentido en que se reduzca el nuacutemero de partiacuteculas
El coste de ambos reactivos es similar y por eso se trabaja en proporciones
estequiomeacutetricas Si uno de los reactivos fuese considerablemente maacutes caro
que el otro se trabajariacutea con un exceso del maacutes barato lo que desplazariacutea el
proceso hacia la formacioacuten de maacutes producto
Un catalizador aumenta la velocidad de la reaccioacuten con lo cual se
incrementa tambieacuten la rentabilidad econoacutemica del proceso
41
EQUILIBRIO DE MOLEacuteCULAS (H2 + I2 harr 2 HI)
Equilibrio
quiacutemico
Concentr
acio
nes (
moll)
Tiempo (s)
[HI]
[I2]
[H2]
42
ldquoCuando un sistema en equilibrio
experimenta una transformacioacuten
dicho sistema evoluciona para
alcanzar un nuevo equilibrio en el
sentido en que se oponga a la
transformacioacutenrdquo
Henri Louis Le Chacirctelier
(1850-1936)
ENUNCIADO DEL PRINCIPIO DE LE
CHATELIER
26
tiempo
KC asymp 100
conce
ntr
aci
oacuten
tiempo
KC gt 105
conce
ntr
aci
oacuten
KC lt 10-2
conce
ntr
aci
oacuten
tiempo
SIGNIFICADO DEL VALOR DE KC
27
a)
b)
c)
d)
2
2
2 4
[ ]
[ ]c
NOK
N O
2
2
2
[ ]
[ ] [ ]c
NOClK
NO Cl
2[ ]cK CO
2 2[ ] [ ]cK CO H O
Ejemplo Escribir las expresiones de Kc para los siguientes
equilibrios quiacutemicos
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)
28
Ejercicio 19 En un recipiente de 5 litros se introducen 1 mol de dioacutexido
de azufre y 1 mol de oxiacutegeno gaseoso y se calienta a 1000 ordmC
establecieacutendose el siguiente equilibrio
2 SO2 (g) + O2 (g) harr 2 SO3 (g)
Una vez alcanzado el equilibrio se encuentran 015 moles de dioacutexido de
azufre Se pide
a) Composicioacuten de la mezcla en el equilibrio
b) El valor de Kc y Kp
Sustancias 2 SO2 (g) + O2 (g) harr 2 SO3 (g)
Moles
Iniciales 1 1 -
Reaccionan -2x -1x +2x
En el equilibrio 1 ndash 2x 1 - x +2x
Molaridad En el equilibrio
1 minus 2119909
5
1 minus 119909
5
2119909
5
Kc = 119930119926
120785 120784
119930119926120784120784 119926
120784
n so2 = 015 = 1-2x
X = 0425 mol
a) nSO2 =1 ndash 2x = 1 ndash 20425 = 015 mol
nO2 = 1 ndash x = 1 ndash 0425 = 0575 mol
n SO3 = 2x= 2 0425 = 085 mol
29
Ejercicio 19 En un recipiente de 5 litros se introducen 1 mol de dioacutexido
de azufre y 1 mol de oxiacutegeno gaseoso y se calienta a 1000 ordmC
establecieacutendose el siguiente equilibrio
2 SO2 (g) + O2 (g) harr 2 SO3 (g)
Una vez alcanzado el equilibrio se encuentran 015 moles de dioacutexido de
azufre Se pide
b) El valor de Kc y Kp
Kp = Kc (RT) Δn Δn = suma de moles gaseosos producto ndash suma de moles gaseosos reactivo
Kp = Kc (RT) Δn Δn = 2 ndash (2+1) = -1
Kp = 2792 (0082 1273) -1 = 267
Las constantes de equilibrio son Kc igual a 2792 y Kp igual a 267
Kc = 1198781198743
2
11987811987422 1198742
= 0855 2
015
52(05755)
= 2792
30
Ejercicio 6 En un reactor de 25 litros se introducen 72 gramos de SO3 Cuando se alcanza el equilibrio SO3 (g) harr SO2 (g) + frac12 O2 (g)
y a 200 ordmC se observa que la presioacuten total del recipiente es de 18
atm Calcula Kc y Kp para el equilibrio anterior a 200 ordmC
Sustancias SO3 (g) harr SO2 (g) + frac12 O2 (g)
Moles
Iniciales 7280 - -
Reaccionan -1x +1x +12x
En el equilibrio 09 ndash x +x +12x
Molaridad En el equilibrio
09 minus 119909
25
119909
25
12119909
25
nTotal = 09 ndashx +x +12 x
nTotal = 09 +12 x
Kc = 119930119926
120784 119926
120784120783120784
[119930119926120785]
P Total V = n Total RT
18 25 = (09+12x)0082(200+273) x= 052 mol
(sustituyendo)
0152 0208 0104
31
Kc = 119930119926120784 119926120784
120783120784
119930119926120785
= 120782120784120782120790 120782120783120782120786 120783
120784
120782120783120787120784 = 044
Ejercicio 6 En un reactor de 25 litros se introducen 72 gramos de SO3 Cuando se alcanza el equilibrio SO3 (g) harr SO2 (g) + frac12 O2 (g)
y a 200 ordmC se observa que la presioacuten total del recipiente es de 18
atm Calcula Kc y Kp para el equilibrio anterior a 200 ordmC
Kp = Kc (RT) Δn Δn = suma de moles gaseosos producto ndash suma de moles gaseosos reactivo
Kp = Kc (RT) Δn Δn = 1 + frac12 - 1 = 12
Kp = 044 (0082 473) frac12 = 27
Las constantes de equilibrio son Kc igual a 044 y Kp igual a 27
32
Ejemplo En un matraz de 5 litros se introducen 2 moles de PCl5(g) y 1 mol de de
PCl3(g) y se establece el siguiente equilibrio
PCl5(g) harr PCl3(g) + Cl2(g)
Sabiendo que Kc (250 ordmC) = 0042
a) iquestcuaacuteles son las concentraciones de cada sustancia en el equilibrio
b) iquestcuaacutel es el grado de disociacioacuten
Sustancias PCl5(g) harr PCl3(g) + Cl2(g)
Moles
Iniciales 2 1 -
Reaccionan - x +1x +1x
En el equilibrio 2 ndash x 1+ x x
Molaridad En el equilibrio
2 minus 119909
5
1 + 119909
5
119909
5
Kc = 119927119914119949
120785 119914119949
120784
[119927119914119949120787]
33
a) Kc = 119927119914119949
120785 119914119949
120784
[119927119914119949120787]
=
120783+119961 119961
120784120787
[120784minus119961120787] = 0042
[PCl5] = (2 ndash x)5 = 0344 molL
[PCl3] = (1 + x)5 = 0256 molL
[Cl2] = x5 = 0056 mol
119835) 120630 = 119961
120784 =
120782120784120790
120784 = 014 14
Ejemplo En un matraz de 5 litros se introducen 2 moles de PCl5(g) y 1 mol de de
PCl3(g) y se establece el siguiente equilibrio
PCl5(g) harr PCl3(g) + Cl2(g)
Sabiendo que Kc (250 ordmC) = 0042
a) iquestcuaacuteles son las concentraciones de cada sustancia en el equilibrio
b) iquestcuaacutel es el grado de disociacioacuten
x = 028 mol
34
35
Ejemplo 22 En un recipiente cerrado y vaciacuteo de 5 litros se introducen 508 g de iodo
Se eleva la temperatura a 900oC y se alcanza el equilibrio
l2(g) harr 2 l (g)
El valor de Kc para este equilibrio es de 52 x 10-4 Calcula
a) El valor de Kp para el equilibrio a esa temperatura
b) Cuaacutel es el grado de disociacioacuten del iodo
c) La presioacuten parcial del iodo sin disociar
a) Calcular Kp
Kp = Kc (RT) Δn Δn = suma de moles gaseosos producto ndash suma de moles gaseosos reactivo
Kp = Kc (RT) Δn Δn = 2 - 1 = 1
Kp = 000052 (0082 1173) 1 = 005
36
Sustancias l2(g) harr 2 l(g)
Moles
Iniciales 002 -
Reaccionan - x +2x
En el equilibrio 002 ndash x 2x
Molaridad En el equilibrio 002 minus 119909
5
2 119909
5
120787 120782120790
120784120787120786 Mol I2 = = 002 mol de I2
b) Calcular los moles iniciales
37
c) PIodo V = nIodoRT
PIodo 5 = (002 - X)0082(900+273) = 0321 atm
Kc = 119920 120784
[119920120784] =
120784119961 120784
120784120787
[120782120782120784minus119961120787] =
120784120782119935120784
120784120787 (120782120782120784 minus119935) = 000052
120630 = 119961
120782120782120784 =
120782120782120782120785120785
120782120782120784 = 0164 164
X = 00033 mol
a) Qc = 119930119926120785 119925119926
119930119926120784 119925119926120784 =08 2
04 2 = 4 (El volumen del numerador y el denominador se simplifican)
Como Qc gt Kc el sistema no se encuentra en equilibrio y la reaccioacuten se desplazaraacute hacia la izquierda
Ejemplo 33 La constante de equilibrio Kc para la reaccioacuten
SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3 (g) + NO (g)
Es igual a 3 a una temperatura determinada
a) Justifica por queacute no estaacute en equilibrio a la misma temperatura una
mezcla formada por 04 mol de SO2 04 mol de NO2 08 mol de SO3 y 08
molde NO (en un recipiente de un litro)
b) Determina la cantidad que habraacute de cada especie en el momento de
alcanzar el equilibrio
38
Sustancias SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3 (g) + NO (g)
Moles
Iniciales 04 04 08 08
Reaccionan +x +x -x -x
En el equilibrio 04 + x 04+x 08 - x 08 - x
Molaridad En el equilibrio
04 + 119909
1
04 + 119909
1
08 minus 119909
1
08 minus 119909
1
Ejemplo 33 La constante de equilibrio Kc para la reaccioacuten
SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3 (g) + NO (g)
Es igual a 3 a una temperatura determinada
a) Determina la cantidad que habraacute de cada especie en el momento de
alcanzar el equilibrio
a) Kc = 119930119926
120785 119925119926
119930119926120784 119925119926
120784 =08 minus119909 2
04+119909 2 = 4 (El volumen del numerador y el denominador se simplifican)
39
Kc = 119930119926
120785 119925119926
119930119926120784 119925119926
120784 =08 minus119909 2
04+119909 2 = 4
120782120790 minus119961 120784
120782120786+119961 120784 = 4 Resolviendo se obtiene que
x= 004 moles
Equil SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3(g) + NO (g)
Mol eq 04+004 04+004 08ndash004 08ndash004
n (SO3 ) = n (NO) = 076 mol n (SO2 ) = n (NO2) = 044 mol
Ejemplo 33 La constante de equilibrio Kc para la reaccioacuten SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3 (g) + NO (g)
Es igual a 3 a una temperatura determinada
a) Determina la cantidad que habraacute de cada especie en el momento de
alcanzar el equilibrio
40
Ejemplo El proceso de obtencioacuten industrial del amoniaco es
un ejemplo de coacutemo se puede manejar las condiciones de
una reaccioacuten para obtener el maacuteximo rendimiento N2 (g) + 3 H2 (g) rarr 2 NH3 (g) ΔH = -922 kJ
Se trata de un proceso exoteacutermico Trabajar a bajas temperaturas desplaza
el equilibrio hacia la formacioacuten del producto Pero si la temperatura es muy
baja el proceso se vuelve demasiado lento y deja de ser rentable Una
temperatura de 400 ordmC optimiza el efecto de la composicioacuten del equilibrio y de
la velocidad del proceso
Las presiones altas favorecen la formacioacuten de producto ya que desplazan el
equilibrio en el sentido en que se reduzca el nuacutemero de partiacuteculas
El coste de ambos reactivos es similar y por eso se trabaja en proporciones
estequiomeacutetricas Si uno de los reactivos fuese considerablemente maacutes caro
que el otro se trabajariacutea con un exceso del maacutes barato lo que desplazariacutea el
proceso hacia la formacioacuten de maacutes producto
Un catalizador aumenta la velocidad de la reaccioacuten con lo cual se
incrementa tambieacuten la rentabilidad econoacutemica del proceso
41
EQUILIBRIO DE MOLEacuteCULAS (H2 + I2 harr 2 HI)
Equilibrio
quiacutemico
Concentr
acio
nes (
moll)
Tiempo (s)
[HI]
[I2]
[H2]
42
tiempo
KC asymp 100
conce
ntr
aci
oacuten
tiempo
KC gt 105
conce
ntr
aci
oacuten
KC lt 10-2
conce
ntr
aci
oacuten
tiempo
SIGNIFICADO DEL VALOR DE KC
27
a)
b)
c)
d)
2
2
2 4
[ ]
[ ]c
NOK
N O
2
2
2
[ ]
[ ] [ ]c
NOClK
NO Cl
2[ ]cK CO
2 2[ ] [ ]cK CO H O
Ejemplo Escribir las expresiones de Kc para los siguientes
equilibrios quiacutemicos
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)
28
Ejercicio 19 En un recipiente de 5 litros se introducen 1 mol de dioacutexido
de azufre y 1 mol de oxiacutegeno gaseoso y se calienta a 1000 ordmC
establecieacutendose el siguiente equilibrio
2 SO2 (g) + O2 (g) harr 2 SO3 (g)
Una vez alcanzado el equilibrio se encuentran 015 moles de dioacutexido de
azufre Se pide
a) Composicioacuten de la mezcla en el equilibrio
b) El valor de Kc y Kp
Sustancias 2 SO2 (g) + O2 (g) harr 2 SO3 (g)
Moles
Iniciales 1 1 -
Reaccionan -2x -1x +2x
En el equilibrio 1 ndash 2x 1 - x +2x
Molaridad En el equilibrio
1 minus 2119909
5
1 minus 119909
5
2119909
5
Kc = 119930119926
120785 120784
119930119926120784120784 119926
120784
n so2 = 015 = 1-2x
X = 0425 mol
a) nSO2 =1 ndash 2x = 1 ndash 20425 = 015 mol
nO2 = 1 ndash x = 1 ndash 0425 = 0575 mol
n SO3 = 2x= 2 0425 = 085 mol
29
Ejercicio 19 En un recipiente de 5 litros se introducen 1 mol de dioacutexido
de azufre y 1 mol de oxiacutegeno gaseoso y se calienta a 1000 ordmC
establecieacutendose el siguiente equilibrio
2 SO2 (g) + O2 (g) harr 2 SO3 (g)
Una vez alcanzado el equilibrio se encuentran 015 moles de dioacutexido de
azufre Se pide
b) El valor de Kc y Kp
Kp = Kc (RT) Δn Δn = suma de moles gaseosos producto ndash suma de moles gaseosos reactivo
Kp = Kc (RT) Δn Δn = 2 ndash (2+1) = -1
Kp = 2792 (0082 1273) -1 = 267
Las constantes de equilibrio son Kc igual a 2792 y Kp igual a 267
Kc = 1198781198743
2
11987811987422 1198742
= 0855 2
015
52(05755)
= 2792
30
Ejercicio 6 En un reactor de 25 litros se introducen 72 gramos de SO3 Cuando se alcanza el equilibrio SO3 (g) harr SO2 (g) + frac12 O2 (g)
y a 200 ordmC se observa que la presioacuten total del recipiente es de 18
atm Calcula Kc y Kp para el equilibrio anterior a 200 ordmC
Sustancias SO3 (g) harr SO2 (g) + frac12 O2 (g)
Moles
Iniciales 7280 - -
Reaccionan -1x +1x +12x
En el equilibrio 09 ndash x +x +12x
Molaridad En el equilibrio
09 minus 119909
25
119909
25
12119909
25
nTotal = 09 ndashx +x +12 x
nTotal = 09 +12 x
Kc = 119930119926
120784 119926
120784120783120784
[119930119926120785]
P Total V = n Total RT
18 25 = (09+12x)0082(200+273) x= 052 mol
(sustituyendo)
0152 0208 0104
31
Kc = 119930119926120784 119926120784
120783120784
119930119926120785
= 120782120784120782120790 120782120783120782120786 120783
120784
120782120783120787120784 = 044
Ejercicio 6 En un reactor de 25 litros se introducen 72 gramos de SO3 Cuando se alcanza el equilibrio SO3 (g) harr SO2 (g) + frac12 O2 (g)
y a 200 ordmC se observa que la presioacuten total del recipiente es de 18
atm Calcula Kc y Kp para el equilibrio anterior a 200 ordmC
Kp = Kc (RT) Δn Δn = suma de moles gaseosos producto ndash suma de moles gaseosos reactivo
Kp = Kc (RT) Δn Δn = 1 + frac12 - 1 = 12
Kp = 044 (0082 473) frac12 = 27
Las constantes de equilibrio son Kc igual a 044 y Kp igual a 27
32
Ejemplo En un matraz de 5 litros se introducen 2 moles de PCl5(g) y 1 mol de de
PCl3(g) y se establece el siguiente equilibrio
PCl5(g) harr PCl3(g) + Cl2(g)
Sabiendo que Kc (250 ordmC) = 0042
a) iquestcuaacuteles son las concentraciones de cada sustancia en el equilibrio
b) iquestcuaacutel es el grado de disociacioacuten
Sustancias PCl5(g) harr PCl3(g) + Cl2(g)
Moles
Iniciales 2 1 -
Reaccionan - x +1x +1x
En el equilibrio 2 ndash x 1+ x x
Molaridad En el equilibrio
2 minus 119909
5
1 + 119909
5
119909
5
Kc = 119927119914119949
120785 119914119949
120784
[119927119914119949120787]
33
a) Kc = 119927119914119949
120785 119914119949
120784
[119927119914119949120787]
=
120783+119961 119961
120784120787
[120784minus119961120787] = 0042
[PCl5] = (2 ndash x)5 = 0344 molL
[PCl3] = (1 + x)5 = 0256 molL
[Cl2] = x5 = 0056 mol
119835) 120630 = 119961
120784 =
120782120784120790
120784 = 014 14
Ejemplo En un matraz de 5 litros se introducen 2 moles de PCl5(g) y 1 mol de de
PCl3(g) y se establece el siguiente equilibrio
PCl5(g) harr PCl3(g) + Cl2(g)
Sabiendo que Kc (250 ordmC) = 0042
a) iquestcuaacuteles son las concentraciones de cada sustancia en el equilibrio
b) iquestcuaacutel es el grado de disociacioacuten
x = 028 mol
34
35
Ejemplo 22 En un recipiente cerrado y vaciacuteo de 5 litros se introducen 508 g de iodo
Se eleva la temperatura a 900oC y se alcanza el equilibrio
l2(g) harr 2 l (g)
El valor de Kc para este equilibrio es de 52 x 10-4 Calcula
a) El valor de Kp para el equilibrio a esa temperatura
b) Cuaacutel es el grado de disociacioacuten del iodo
c) La presioacuten parcial del iodo sin disociar
a) Calcular Kp
Kp = Kc (RT) Δn Δn = suma de moles gaseosos producto ndash suma de moles gaseosos reactivo
Kp = Kc (RT) Δn Δn = 2 - 1 = 1
Kp = 000052 (0082 1173) 1 = 005
36
Sustancias l2(g) harr 2 l(g)
Moles
Iniciales 002 -
Reaccionan - x +2x
En el equilibrio 002 ndash x 2x
Molaridad En el equilibrio 002 minus 119909
5
2 119909
5
120787 120782120790
120784120787120786 Mol I2 = = 002 mol de I2
b) Calcular los moles iniciales
37
c) PIodo V = nIodoRT
PIodo 5 = (002 - X)0082(900+273) = 0321 atm
Kc = 119920 120784
[119920120784] =
120784119961 120784
120784120787
[120782120782120784minus119961120787] =
120784120782119935120784
120784120787 (120782120782120784 minus119935) = 000052
120630 = 119961
120782120782120784 =
120782120782120782120785120785
120782120782120784 = 0164 164
X = 00033 mol
a) Qc = 119930119926120785 119925119926
119930119926120784 119925119926120784 =08 2
04 2 = 4 (El volumen del numerador y el denominador se simplifican)
Como Qc gt Kc el sistema no se encuentra en equilibrio y la reaccioacuten se desplazaraacute hacia la izquierda
Ejemplo 33 La constante de equilibrio Kc para la reaccioacuten
SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3 (g) + NO (g)
Es igual a 3 a una temperatura determinada
a) Justifica por queacute no estaacute en equilibrio a la misma temperatura una
mezcla formada por 04 mol de SO2 04 mol de NO2 08 mol de SO3 y 08
molde NO (en un recipiente de un litro)
b) Determina la cantidad que habraacute de cada especie en el momento de
alcanzar el equilibrio
38
Sustancias SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3 (g) + NO (g)
Moles
Iniciales 04 04 08 08
Reaccionan +x +x -x -x
En el equilibrio 04 + x 04+x 08 - x 08 - x
Molaridad En el equilibrio
04 + 119909
1
04 + 119909
1
08 minus 119909
1
08 minus 119909
1
Ejemplo 33 La constante de equilibrio Kc para la reaccioacuten
SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3 (g) + NO (g)
Es igual a 3 a una temperatura determinada
a) Determina la cantidad que habraacute de cada especie en el momento de
alcanzar el equilibrio
a) Kc = 119930119926
120785 119925119926
119930119926120784 119925119926
120784 =08 minus119909 2
04+119909 2 = 4 (El volumen del numerador y el denominador se simplifican)
39
Kc = 119930119926
120785 119925119926
119930119926120784 119925119926
120784 =08 minus119909 2
04+119909 2 = 4
120782120790 minus119961 120784
120782120786+119961 120784 = 4 Resolviendo se obtiene que
x= 004 moles
Equil SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3(g) + NO (g)
Mol eq 04+004 04+004 08ndash004 08ndash004
n (SO3 ) = n (NO) = 076 mol n (SO2 ) = n (NO2) = 044 mol
Ejemplo 33 La constante de equilibrio Kc para la reaccioacuten SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3 (g) + NO (g)
Es igual a 3 a una temperatura determinada
a) Determina la cantidad que habraacute de cada especie en el momento de
alcanzar el equilibrio
40
Ejemplo El proceso de obtencioacuten industrial del amoniaco es
un ejemplo de coacutemo se puede manejar las condiciones de
una reaccioacuten para obtener el maacuteximo rendimiento N2 (g) + 3 H2 (g) rarr 2 NH3 (g) ΔH = -922 kJ
Se trata de un proceso exoteacutermico Trabajar a bajas temperaturas desplaza
el equilibrio hacia la formacioacuten del producto Pero si la temperatura es muy
baja el proceso se vuelve demasiado lento y deja de ser rentable Una
temperatura de 400 ordmC optimiza el efecto de la composicioacuten del equilibrio y de
la velocidad del proceso
Las presiones altas favorecen la formacioacuten de producto ya que desplazan el
equilibrio en el sentido en que se reduzca el nuacutemero de partiacuteculas
El coste de ambos reactivos es similar y por eso se trabaja en proporciones
estequiomeacutetricas Si uno de los reactivos fuese considerablemente maacutes caro
que el otro se trabajariacutea con un exceso del maacutes barato lo que desplazariacutea el
proceso hacia la formacioacuten de maacutes producto
Un catalizador aumenta la velocidad de la reaccioacuten con lo cual se
incrementa tambieacuten la rentabilidad econoacutemica del proceso
41
EQUILIBRIO DE MOLEacuteCULAS (H2 + I2 harr 2 HI)
Equilibrio
quiacutemico
Concentr
acio
nes (
moll)
Tiempo (s)
[HI]
[I2]
[H2]
42
a)
b)
c)
d)
2
2
2 4
[ ]
[ ]c
NOK
N O
2
2
2
[ ]
[ ] [ ]c
NOClK
NO Cl
2[ ]cK CO
2 2[ ] [ ]cK CO H O
Ejemplo Escribir las expresiones de Kc para los siguientes
equilibrios quiacutemicos
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)
28
Ejercicio 19 En un recipiente de 5 litros se introducen 1 mol de dioacutexido
de azufre y 1 mol de oxiacutegeno gaseoso y se calienta a 1000 ordmC
establecieacutendose el siguiente equilibrio
2 SO2 (g) + O2 (g) harr 2 SO3 (g)
Una vez alcanzado el equilibrio se encuentran 015 moles de dioacutexido de
azufre Se pide
a) Composicioacuten de la mezcla en el equilibrio
b) El valor de Kc y Kp
Sustancias 2 SO2 (g) + O2 (g) harr 2 SO3 (g)
Moles
Iniciales 1 1 -
Reaccionan -2x -1x +2x
En el equilibrio 1 ndash 2x 1 - x +2x
Molaridad En el equilibrio
1 minus 2119909
5
1 minus 119909
5
2119909
5
Kc = 119930119926
120785 120784
119930119926120784120784 119926
120784
n so2 = 015 = 1-2x
X = 0425 mol
a) nSO2 =1 ndash 2x = 1 ndash 20425 = 015 mol
nO2 = 1 ndash x = 1 ndash 0425 = 0575 mol
n SO3 = 2x= 2 0425 = 085 mol
29
Ejercicio 19 En un recipiente de 5 litros se introducen 1 mol de dioacutexido
de azufre y 1 mol de oxiacutegeno gaseoso y se calienta a 1000 ordmC
establecieacutendose el siguiente equilibrio
2 SO2 (g) + O2 (g) harr 2 SO3 (g)
Una vez alcanzado el equilibrio se encuentran 015 moles de dioacutexido de
azufre Se pide
b) El valor de Kc y Kp
Kp = Kc (RT) Δn Δn = suma de moles gaseosos producto ndash suma de moles gaseosos reactivo
Kp = Kc (RT) Δn Δn = 2 ndash (2+1) = -1
Kp = 2792 (0082 1273) -1 = 267
Las constantes de equilibrio son Kc igual a 2792 y Kp igual a 267
Kc = 1198781198743
2
11987811987422 1198742
= 0855 2
015
52(05755)
= 2792
30
Ejercicio 6 En un reactor de 25 litros se introducen 72 gramos de SO3 Cuando se alcanza el equilibrio SO3 (g) harr SO2 (g) + frac12 O2 (g)
y a 200 ordmC se observa que la presioacuten total del recipiente es de 18
atm Calcula Kc y Kp para el equilibrio anterior a 200 ordmC
Sustancias SO3 (g) harr SO2 (g) + frac12 O2 (g)
Moles
Iniciales 7280 - -
Reaccionan -1x +1x +12x
En el equilibrio 09 ndash x +x +12x
Molaridad En el equilibrio
09 minus 119909
25
119909
25
12119909
25
nTotal = 09 ndashx +x +12 x
nTotal = 09 +12 x
Kc = 119930119926
120784 119926
120784120783120784
[119930119926120785]
P Total V = n Total RT
18 25 = (09+12x)0082(200+273) x= 052 mol
(sustituyendo)
0152 0208 0104
31
Kc = 119930119926120784 119926120784
120783120784
119930119926120785
= 120782120784120782120790 120782120783120782120786 120783
120784
120782120783120787120784 = 044
Ejercicio 6 En un reactor de 25 litros se introducen 72 gramos de SO3 Cuando se alcanza el equilibrio SO3 (g) harr SO2 (g) + frac12 O2 (g)
y a 200 ordmC se observa que la presioacuten total del recipiente es de 18
atm Calcula Kc y Kp para el equilibrio anterior a 200 ordmC
Kp = Kc (RT) Δn Δn = suma de moles gaseosos producto ndash suma de moles gaseosos reactivo
Kp = Kc (RT) Δn Δn = 1 + frac12 - 1 = 12
Kp = 044 (0082 473) frac12 = 27
Las constantes de equilibrio son Kc igual a 044 y Kp igual a 27
32
Ejemplo En un matraz de 5 litros se introducen 2 moles de PCl5(g) y 1 mol de de
PCl3(g) y se establece el siguiente equilibrio
PCl5(g) harr PCl3(g) + Cl2(g)
Sabiendo que Kc (250 ordmC) = 0042
a) iquestcuaacuteles son las concentraciones de cada sustancia en el equilibrio
b) iquestcuaacutel es el grado de disociacioacuten
Sustancias PCl5(g) harr PCl3(g) + Cl2(g)
Moles
Iniciales 2 1 -
Reaccionan - x +1x +1x
En el equilibrio 2 ndash x 1+ x x
Molaridad En el equilibrio
2 minus 119909
5
1 + 119909
5
119909
5
Kc = 119927119914119949
120785 119914119949
120784
[119927119914119949120787]
33
a) Kc = 119927119914119949
120785 119914119949
120784
[119927119914119949120787]
=
120783+119961 119961
120784120787
[120784minus119961120787] = 0042
[PCl5] = (2 ndash x)5 = 0344 molL
[PCl3] = (1 + x)5 = 0256 molL
[Cl2] = x5 = 0056 mol
119835) 120630 = 119961
120784 =
120782120784120790
120784 = 014 14
Ejemplo En un matraz de 5 litros se introducen 2 moles de PCl5(g) y 1 mol de de
PCl3(g) y se establece el siguiente equilibrio
PCl5(g) harr PCl3(g) + Cl2(g)
Sabiendo que Kc (250 ordmC) = 0042
a) iquestcuaacuteles son las concentraciones de cada sustancia en el equilibrio
b) iquestcuaacutel es el grado de disociacioacuten
x = 028 mol
34
35
Ejemplo 22 En un recipiente cerrado y vaciacuteo de 5 litros se introducen 508 g de iodo
Se eleva la temperatura a 900oC y se alcanza el equilibrio
l2(g) harr 2 l (g)
El valor de Kc para este equilibrio es de 52 x 10-4 Calcula
a) El valor de Kp para el equilibrio a esa temperatura
b) Cuaacutel es el grado de disociacioacuten del iodo
c) La presioacuten parcial del iodo sin disociar
a) Calcular Kp
Kp = Kc (RT) Δn Δn = suma de moles gaseosos producto ndash suma de moles gaseosos reactivo
Kp = Kc (RT) Δn Δn = 2 - 1 = 1
Kp = 000052 (0082 1173) 1 = 005
36
Sustancias l2(g) harr 2 l(g)
Moles
Iniciales 002 -
Reaccionan - x +2x
En el equilibrio 002 ndash x 2x
Molaridad En el equilibrio 002 minus 119909
5
2 119909
5
120787 120782120790
120784120787120786 Mol I2 = = 002 mol de I2
b) Calcular los moles iniciales
37
c) PIodo V = nIodoRT
PIodo 5 = (002 - X)0082(900+273) = 0321 atm
Kc = 119920 120784
[119920120784] =
120784119961 120784
120784120787
[120782120782120784minus119961120787] =
120784120782119935120784
120784120787 (120782120782120784 minus119935) = 000052
120630 = 119961
120782120782120784 =
120782120782120782120785120785
120782120782120784 = 0164 164
X = 00033 mol
a) Qc = 119930119926120785 119925119926
119930119926120784 119925119926120784 =08 2
04 2 = 4 (El volumen del numerador y el denominador se simplifican)
Como Qc gt Kc el sistema no se encuentra en equilibrio y la reaccioacuten se desplazaraacute hacia la izquierda
Ejemplo 33 La constante de equilibrio Kc para la reaccioacuten
SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3 (g) + NO (g)
Es igual a 3 a una temperatura determinada
a) Justifica por queacute no estaacute en equilibrio a la misma temperatura una
mezcla formada por 04 mol de SO2 04 mol de NO2 08 mol de SO3 y 08
molde NO (en un recipiente de un litro)
b) Determina la cantidad que habraacute de cada especie en el momento de
alcanzar el equilibrio
38
Sustancias SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3 (g) + NO (g)
Moles
Iniciales 04 04 08 08
Reaccionan +x +x -x -x
En el equilibrio 04 + x 04+x 08 - x 08 - x
Molaridad En el equilibrio
04 + 119909
1
04 + 119909
1
08 minus 119909
1
08 minus 119909
1
Ejemplo 33 La constante de equilibrio Kc para la reaccioacuten
SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3 (g) + NO (g)
Es igual a 3 a una temperatura determinada
a) Determina la cantidad que habraacute de cada especie en el momento de
alcanzar el equilibrio
a) Kc = 119930119926
120785 119925119926
119930119926120784 119925119926
120784 =08 minus119909 2
04+119909 2 = 4 (El volumen del numerador y el denominador se simplifican)
39
Kc = 119930119926
120785 119925119926
119930119926120784 119925119926
120784 =08 minus119909 2
04+119909 2 = 4
120782120790 minus119961 120784
120782120786+119961 120784 = 4 Resolviendo se obtiene que
x= 004 moles
Equil SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3(g) + NO (g)
Mol eq 04+004 04+004 08ndash004 08ndash004
n (SO3 ) = n (NO) = 076 mol n (SO2 ) = n (NO2) = 044 mol
Ejemplo 33 La constante de equilibrio Kc para la reaccioacuten SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3 (g) + NO (g)
Es igual a 3 a una temperatura determinada
a) Determina la cantidad que habraacute de cada especie en el momento de
alcanzar el equilibrio
40
Ejemplo El proceso de obtencioacuten industrial del amoniaco es
un ejemplo de coacutemo se puede manejar las condiciones de
una reaccioacuten para obtener el maacuteximo rendimiento N2 (g) + 3 H2 (g) rarr 2 NH3 (g) ΔH = -922 kJ
Se trata de un proceso exoteacutermico Trabajar a bajas temperaturas desplaza
el equilibrio hacia la formacioacuten del producto Pero si la temperatura es muy
baja el proceso se vuelve demasiado lento y deja de ser rentable Una
temperatura de 400 ordmC optimiza el efecto de la composicioacuten del equilibrio y de
la velocidad del proceso
Las presiones altas favorecen la formacioacuten de producto ya que desplazan el
equilibrio en el sentido en que se reduzca el nuacutemero de partiacuteculas
El coste de ambos reactivos es similar y por eso se trabaja en proporciones
estequiomeacutetricas Si uno de los reactivos fuese considerablemente maacutes caro
que el otro se trabajariacutea con un exceso del maacutes barato lo que desplazariacutea el
proceso hacia la formacioacuten de maacutes producto
Un catalizador aumenta la velocidad de la reaccioacuten con lo cual se
incrementa tambieacuten la rentabilidad econoacutemica del proceso
41
EQUILIBRIO DE MOLEacuteCULAS (H2 + I2 harr 2 HI)
Equilibrio
quiacutemico
Concentr
acio
nes (
moll)
Tiempo (s)
[HI]
[I2]
[H2]
42
Ejercicio 19 En un recipiente de 5 litros se introducen 1 mol de dioacutexido
de azufre y 1 mol de oxiacutegeno gaseoso y se calienta a 1000 ordmC
establecieacutendose el siguiente equilibrio
2 SO2 (g) + O2 (g) harr 2 SO3 (g)
Una vez alcanzado el equilibrio se encuentran 015 moles de dioacutexido de
azufre Se pide
a) Composicioacuten de la mezcla en el equilibrio
b) El valor de Kc y Kp
Sustancias 2 SO2 (g) + O2 (g) harr 2 SO3 (g)
Moles
Iniciales 1 1 -
Reaccionan -2x -1x +2x
En el equilibrio 1 ndash 2x 1 - x +2x
Molaridad En el equilibrio
1 minus 2119909
5
1 minus 119909
5
2119909
5
Kc = 119930119926
120785 120784
119930119926120784120784 119926
120784
n so2 = 015 = 1-2x
X = 0425 mol
a) nSO2 =1 ndash 2x = 1 ndash 20425 = 015 mol
nO2 = 1 ndash x = 1 ndash 0425 = 0575 mol
n SO3 = 2x= 2 0425 = 085 mol
29
Ejercicio 19 En un recipiente de 5 litros se introducen 1 mol de dioacutexido
de azufre y 1 mol de oxiacutegeno gaseoso y se calienta a 1000 ordmC
establecieacutendose el siguiente equilibrio
2 SO2 (g) + O2 (g) harr 2 SO3 (g)
Una vez alcanzado el equilibrio se encuentran 015 moles de dioacutexido de
azufre Se pide
b) El valor de Kc y Kp
Kp = Kc (RT) Δn Δn = suma de moles gaseosos producto ndash suma de moles gaseosos reactivo
Kp = Kc (RT) Δn Δn = 2 ndash (2+1) = -1
Kp = 2792 (0082 1273) -1 = 267
Las constantes de equilibrio son Kc igual a 2792 y Kp igual a 267
Kc = 1198781198743
2
11987811987422 1198742
= 0855 2
015
52(05755)
= 2792
30
Ejercicio 6 En un reactor de 25 litros se introducen 72 gramos de SO3 Cuando se alcanza el equilibrio SO3 (g) harr SO2 (g) + frac12 O2 (g)
y a 200 ordmC se observa que la presioacuten total del recipiente es de 18
atm Calcula Kc y Kp para el equilibrio anterior a 200 ordmC
Sustancias SO3 (g) harr SO2 (g) + frac12 O2 (g)
Moles
Iniciales 7280 - -
Reaccionan -1x +1x +12x
En el equilibrio 09 ndash x +x +12x
Molaridad En el equilibrio
09 minus 119909
25
119909
25
12119909
25
nTotal = 09 ndashx +x +12 x
nTotal = 09 +12 x
Kc = 119930119926
120784 119926
120784120783120784
[119930119926120785]
P Total V = n Total RT
18 25 = (09+12x)0082(200+273) x= 052 mol
(sustituyendo)
0152 0208 0104
31
Kc = 119930119926120784 119926120784
120783120784
119930119926120785
= 120782120784120782120790 120782120783120782120786 120783
120784
120782120783120787120784 = 044
Ejercicio 6 En un reactor de 25 litros se introducen 72 gramos de SO3 Cuando se alcanza el equilibrio SO3 (g) harr SO2 (g) + frac12 O2 (g)
y a 200 ordmC se observa que la presioacuten total del recipiente es de 18
atm Calcula Kc y Kp para el equilibrio anterior a 200 ordmC
Kp = Kc (RT) Δn Δn = suma de moles gaseosos producto ndash suma de moles gaseosos reactivo
Kp = Kc (RT) Δn Δn = 1 + frac12 - 1 = 12
Kp = 044 (0082 473) frac12 = 27
Las constantes de equilibrio son Kc igual a 044 y Kp igual a 27
32
Ejemplo En un matraz de 5 litros se introducen 2 moles de PCl5(g) y 1 mol de de
PCl3(g) y se establece el siguiente equilibrio
PCl5(g) harr PCl3(g) + Cl2(g)
Sabiendo que Kc (250 ordmC) = 0042
a) iquestcuaacuteles son las concentraciones de cada sustancia en el equilibrio
b) iquestcuaacutel es el grado de disociacioacuten
Sustancias PCl5(g) harr PCl3(g) + Cl2(g)
Moles
Iniciales 2 1 -
Reaccionan - x +1x +1x
En el equilibrio 2 ndash x 1+ x x
Molaridad En el equilibrio
2 minus 119909
5
1 + 119909
5
119909
5
Kc = 119927119914119949
120785 119914119949
120784
[119927119914119949120787]
33
a) Kc = 119927119914119949
120785 119914119949
120784
[119927119914119949120787]
=
120783+119961 119961
120784120787
[120784minus119961120787] = 0042
[PCl5] = (2 ndash x)5 = 0344 molL
[PCl3] = (1 + x)5 = 0256 molL
[Cl2] = x5 = 0056 mol
119835) 120630 = 119961
120784 =
120782120784120790
120784 = 014 14
Ejemplo En un matraz de 5 litros se introducen 2 moles de PCl5(g) y 1 mol de de
PCl3(g) y se establece el siguiente equilibrio
PCl5(g) harr PCl3(g) + Cl2(g)
Sabiendo que Kc (250 ordmC) = 0042
a) iquestcuaacuteles son las concentraciones de cada sustancia en el equilibrio
b) iquestcuaacutel es el grado de disociacioacuten
x = 028 mol
34
35
Ejemplo 22 En un recipiente cerrado y vaciacuteo de 5 litros se introducen 508 g de iodo
Se eleva la temperatura a 900oC y se alcanza el equilibrio
l2(g) harr 2 l (g)
El valor de Kc para este equilibrio es de 52 x 10-4 Calcula
a) El valor de Kp para el equilibrio a esa temperatura
b) Cuaacutel es el grado de disociacioacuten del iodo
c) La presioacuten parcial del iodo sin disociar
a) Calcular Kp
Kp = Kc (RT) Δn Δn = suma de moles gaseosos producto ndash suma de moles gaseosos reactivo
Kp = Kc (RT) Δn Δn = 2 - 1 = 1
Kp = 000052 (0082 1173) 1 = 005
36
Sustancias l2(g) harr 2 l(g)
Moles
Iniciales 002 -
Reaccionan - x +2x
En el equilibrio 002 ndash x 2x
Molaridad En el equilibrio 002 minus 119909
5
2 119909
5
120787 120782120790
120784120787120786 Mol I2 = = 002 mol de I2
b) Calcular los moles iniciales
37
c) PIodo V = nIodoRT
PIodo 5 = (002 - X)0082(900+273) = 0321 atm
Kc = 119920 120784
[119920120784] =
120784119961 120784
120784120787
[120782120782120784minus119961120787] =
120784120782119935120784
120784120787 (120782120782120784 minus119935) = 000052
120630 = 119961
120782120782120784 =
120782120782120782120785120785
120782120782120784 = 0164 164
X = 00033 mol
a) Qc = 119930119926120785 119925119926
119930119926120784 119925119926120784 =08 2
04 2 = 4 (El volumen del numerador y el denominador se simplifican)
Como Qc gt Kc el sistema no se encuentra en equilibrio y la reaccioacuten se desplazaraacute hacia la izquierda
Ejemplo 33 La constante de equilibrio Kc para la reaccioacuten
SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3 (g) + NO (g)
Es igual a 3 a una temperatura determinada
a) Justifica por queacute no estaacute en equilibrio a la misma temperatura una
mezcla formada por 04 mol de SO2 04 mol de NO2 08 mol de SO3 y 08
molde NO (en un recipiente de un litro)
b) Determina la cantidad que habraacute de cada especie en el momento de
alcanzar el equilibrio
38
Sustancias SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3 (g) + NO (g)
Moles
Iniciales 04 04 08 08
Reaccionan +x +x -x -x
En el equilibrio 04 + x 04+x 08 - x 08 - x
Molaridad En el equilibrio
04 + 119909
1
04 + 119909
1
08 minus 119909
1
08 minus 119909
1
Ejemplo 33 La constante de equilibrio Kc para la reaccioacuten
SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3 (g) + NO (g)
Es igual a 3 a una temperatura determinada
a) Determina la cantidad que habraacute de cada especie en el momento de
alcanzar el equilibrio
a) Kc = 119930119926
120785 119925119926
119930119926120784 119925119926
120784 =08 minus119909 2
04+119909 2 = 4 (El volumen del numerador y el denominador se simplifican)
39
Kc = 119930119926
120785 119925119926
119930119926120784 119925119926
120784 =08 minus119909 2
04+119909 2 = 4
120782120790 minus119961 120784
120782120786+119961 120784 = 4 Resolviendo se obtiene que
x= 004 moles
Equil SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3(g) + NO (g)
Mol eq 04+004 04+004 08ndash004 08ndash004
n (SO3 ) = n (NO) = 076 mol n (SO2 ) = n (NO2) = 044 mol
Ejemplo 33 La constante de equilibrio Kc para la reaccioacuten SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3 (g) + NO (g)
Es igual a 3 a una temperatura determinada
a) Determina la cantidad que habraacute de cada especie en el momento de
alcanzar el equilibrio
40
Ejemplo El proceso de obtencioacuten industrial del amoniaco es
un ejemplo de coacutemo se puede manejar las condiciones de
una reaccioacuten para obtener el maacuteximo rendimiento N2 (g) + 3 H2 (g) rarr 2 NH3 (g) ΔH = -922 kJ
Se trata de un proceso exoteacutermico Trabajar a bajas temperaturas desplaza
el equilibrio hacia la formacioacuten del producto Pero si la temperatura es muy
baja el proceso se vuelve demasiado lento y deja de ser rentable Una
temperatura de 400 ordmC optimiza el efecto de la composicioacuten del equilibrio y de
la velocidad del proceso
Las presiones altas favorecen la formacioacuten de producto ya que desplazan el
equilibrio en el sentido en que se reduzca el nuacutemero de partiacuteculas
El coste de ambos reactivos es similar y por eso se trabaja en proporciones
estequiomeacutetricas Si uno de los reactivos fuese considerablemente maacutes caro
que el otro se trabajariacutea con un exceso del maacutes barato lo que desplazariacutea el
proceso hacia la formacioacuten de maacutes producto
Un catalizador aumenta la velocidad de la reaccioacuten con lo cual se
incrementa tambieacuten la rentabilidad econoacutemica del proceso
41
EQUILIBRIO DE MOLEacuteCULAS (H2 + I2 harr 2 HI)
Equilibrio
quiacutemico
Concentr
acio
nes (
moll)
Tiempo (s)
[HI]
[I2]
[H2]
42
Ejercicio 19 En un recipiente de 5 litros se introducen 1 mol de dioacutexido
de azufre y 1 mol de oxiacutegeno gaseoso y se calienta a 1000 ordmC
establecieacutendose el siguiente equilibrio
2 SO2 (g) + O2 (g) harr 2 SO3 (g)
Una vez alcanzado el equilibrio se encuentran 015 moles de dioacutexido de
azufre Se pide
b) El valor de Kc y Kp
Kp = Kc (RT) Δn Δn = suma de moles gaseosos producto ndash suma de moles gaseosos reactivo
Kp = Kc (RT) Δn Δn = 2 ndash (2+1) = -1
Kp = 2792 (0082 1273) -1 = 267
Las constantes de equilibrio son Kc igual a 2792 y Kp igual a 267
Kc = 1198781198743
2
11987811987422 1198742
= 0855 2
015
52(05755)
= 2792
30
Ejercicio 6 En un reactor de 25 litros se introducen 72 gramos de SO3 Cuando se alcanza el equilibrio SO3 (g) harr SO2 (g) + frac12 O2 (g)
y a 200 ordmC se observa que la presioacuten total del recipiente es de 18
atm Calcula Kc y Kp para el equilibrio anterior a 200 ordmC
Sustancias SO3 (g) harr SO2 (g) + frac12 O2 (g)
Moles
Iniciales 7280 - -
Reaccionan -1x +1x +12x
En el equilibrio 09 ndash x +x +12x
Molaridad En el equilibrio
09 minus 119909
25
119909
25
12119909
25
nTotal = 09 ndashx +x +12 x
nTotal = 09 +12 x
Kc = 119930119926
120784 119926
120784120783120784
[119930119926120785]
P Total V = n Total RT
18 25 = (09+12x)0082(200+273) x= 052 mol
(sustituyendo)
0152 0208 0104
31
Kc = 119930119926120784 119926120784
120783120784
119930119926120785
= 120782120784120782120790 120782120783120782120786 120783
120784
120782120783120787120784 = 044
Ejercicio 6 En un reactor de 25 litros se introducen 72 gramos de SO3 Cuando se alcanza el equilibrio SO3 (g) harr SO2 (g) + frac12 O2 (g)
y a 200 ordmC se observa que la presioacuten total del recipiente es de 18
atm Calcula Kc y Kp para el equilibrio anterior a 200 ordmC
Kp = Kc (RT) Δn Δn = suma de moles gaseosos producto ndash suma de moles gaseosos reactivo
Kp = Kc (RT) Δn Δn = 1 + frac12 - 1 = 12
Kp = 044 (0082 473) frac12 = 27
Las constantes de equilibrio son Kc igual a 044 y Kp igual a 27
32
Ejemplo En un matraz de 5 litros se introducen 2 moles de PCl5(g) y 1 mol de de
PCl3(g) y se establece el siguiente equilibrio
PCl5(g) harr PCl3(g) + Cl2(g)
Sabiendo que Kc (250 ordmC) = 0042
a) iquestcuaacuteles son las concentraciones de cada sustancia en el equilibrio
b) iquestcuaacutel es el grado de disociacioacuten
Sustancias PCl5(g) harr PCl3(g) + Cl2(g)
Moles
Iniciales 2 1 -
Reaccionan - x +1x +1x
En el equilibrio 2 ndash x 1+ x x
Molaridad En el equilibrio
2 minus 119909
5
1 + 119909
5
119909
5
Kc = 119927119914119949
120785 119914119949
120784
[119927119914119949120787]
33
a) Kc = 119927119914119949
120785 119914119949
120784
[119927119914119949120787]
=
120783+119961 119961
120784120787
[120784minus119961120787] = 0042
[PCl5] = (2 ndash x)5 = 0344 molL
[PCl3] = (1 + x)5 = 0256 molL
[Cl2] = x5 = 0056 mol
119835) 120630 = 119961
120784 =
120782120784120790
120784 = 014 14
Ejemplo En un matraz de 5 litros se introducen 2 moles de PCl5(g) y 1 mol de de
PCl3(g) y se establece el siguiente equilibrio
PCl5(g) harr PCl3(g) + Cl2(g)
Sabiendo que Kc (250 ordmC) = 0042
a) iquestcuaacuteles son las concentraciones de cada sustancia en el equilibrio
b) iquestcuaacutel es el grado de disociacioacuten
x = 028 mol
34
35
Ejemplo 22 En un recipiente cerrado y vaciacuteo de 5 litros se introducen 508 g de iodo
Se eleva la temperatura a 900oC y se alcanza el equilibrio
l2(g) harr 2 l (g)
El valor de Kc para este equilibrio es de 52 x 10-4 Calcula
a) El valor de Kp para el equilibrio a esa temperatura
b) Cuaacutel es el grado de disociacioacuten del iodo
c) La presioacuten parcial del iodo sin disociar
a) Calcular Kp
Kp = Kc (RT) Δn Δn = suma de moles gaseosos producto ndash suma de moles gaseosos reactivo
Kp = Kc (RT) Δn Δn = 2 - 1 = 1
Kp = 000052 (0082 1173) 1 = 005
36
Sustancias l2(g) harr 2 l(g)
Moles
Iniciales 002 -
Reaccionan - x +2x
En el equilibrio 002 ndash x 2x
Molaridad En el equilibrio 002 minus 119909
5
2 119909
5
120787 120782120790
120784120787120786 Mol I2 = = 002 mol de I2
b) Calcular los moles iniciales
37
c) PIodo V = nIodoRT
PIodo 5 = (002 - X)0082(900+273) = 0321 atm
Kc = 119920 120784
[119920120784] =
120784119961 120784
120784120787
[120782120782120784minus119961120787] =
120784120782119935120784
120784120787 (120782120782120784 minus119935) = 000052
120630 = 119961
120782120782120784 =
120782120782120782120785120785
120782120782120784 = 0164 164
X = 00033 mol
a) Qc = 119930119926120785 119925119926
119930119926120784 119925119926120784 =08 2
04 2 = 4 (El volumen del numerador y el denominador se simplifican)
Como Qc gt Kc el sistema no se encuentra en equilibrio y la reaccioacuten se desplazaraacute hacia la izquierda
Ejemplo 33 La constante de equilibrio Kc para la reaccioacuten
SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3 (g) + NO (g)
Es igual a 3 a una temperatura determinada
a) Justifica por queacute no estaacute en equilibrio a la misma temperatura una
mezcla formada por 04 mol de SO2 04 mol de NO2 08 mol de SO3 y 08
molde NO (en un recipiente de un litro)
b) Determina la cantidad que habraacute de cada especie en el momento de
alcanzar el equilibrio
38
Sustancias SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3 (g) + NO (g)
Moles
Iniciales 04 04 08 08
Reaccionan +x +x -x -x
En el equilibrio 04 + x 04+x 08 - x 08 - x
Molaridad En el equilibrio
04 + 119909
1
04 + 119909
1
08 minus 119909
1
08 minus 119909
1
Ejemplo 33 La constante de equilibrio Kc para la reaccioacuten
SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3 (g) + NO (g)
Es igual a 3 a una temperatura determinada
a) Determina la cantidad que habraacute de cada especie en el momento de
alcanzar el equilibrio
a) Kc = 119930119926
120785 119925119926
119930119926120784 119925119926
120784 =08 minus119909 2
04+119909 2 = 4 (El volumen del numerador y el denominador se simplifican)
39
Kc = 119930119926
120785 119925119926
119930119926120784 119925119926
120784 =08 minus119909 2
04+119909 2 = 4
120782120790 minus119961 120784
120782120786+119961 120784 = 4 Resolviendo se obtiene que
x= 004 moles
Equil SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3(g) + NO (g)
Mol eq 04+004 04+004 08ndash004 08ndash004
n (SO3 ) = n (NO) = 076 mol n (SO2 ) = n (NO2) = 044 mol
Ejemplo 33 La constante de equilibrio Kc para la reaccioacuten SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3 (g) + NO (g)
Es igual a 3 a una temperatura determinada
a) Determina la cantidad que habraacute de cada especie en el momento de
alcanzar el equilibrio
40
Ejemplo El proceso de obtencioacuten industrial del amoniaco es
un ejemplo de coacutemo se puede manejar las condiciones de
una reaccioacuten para obtener el maacuteximo rendimiento N2 (g) + 3 H2 (g) rarr 2 NH3 (g) ΔH = -922 kJ
Se trata de un proceso exoteacutermico Trabajar a bajas temperaturas desplaza
el equilibrio hacia la formacioacuten del producto Pero si la temperatura es muy
baja el proceso se vuelve demasiado lento y deja de ser rentable Una
temperatura de 400 ordmC optimiza el efecto de la composicioacuten del equilibrio y de
la velocidad del proceso
Las presiones altas favorecen la formacioacuten de producto ya que desplazan el
equilibrio en el sentido en que se reduzca el nuacutemero de partiacuteculas
El coste de ambos reactivos es similar y por eso se trabaja en proporciones
estequiomeacutetricas Si uno de los reactivos fuese considerablemente maacutes caro
que el otro se trabajariacutea con un exceso del maacutes barato lo que desplazariacutea el
proceso hacia la formacioacuten de maacutes producto
Un catalizador aumenta la velocidad de la reaccioacuten con lo cual se
incrementa tambieacuten la rentabilidad econoacutemica del proceso
41
EQUILIBRIO DE MOLEacuteCULAS (H2 + I2 harr 2 HI)
Equilibrio
quiacutemico
Concentr
acio
nes (
moll)
Tiempo (s)
[HI]
[I2]
[H2]
42
Ejercicio 6 En un reactor de 25 litros se introducen 72 gramos de SO3 Cuando se alcanza el equilibrio SO3 (g) harr SO2 (g) + frac12 O2 (g)
y a 200 ordmC se observa que la presioacuten total del recipiente es de 18
atm Calcula Kc y Kp para el equilibrio anterior a 200 ordmC
Sustancias SO3 (g) harr SO2 (g) + frac12 O2 (g)
Moles
Iniciales 7280 - -
Reaccionan -1x +1x +12x
En el equilibrio 09 ndash x +x +12x
Molaridad En el equilibrio
09 minus 119909
25
119909
25
12119909
25
nTotal = 09 ndashx +x +12 x
nTotal = 09 +12 x
Kc = 119930119926
120784 119926
120784120783120784
[119930119926120785]
P Total V = n Total RT
18 25 = (09+12x)0082(200+273) x= 052 mol
(sustituyendo)
0152 0208 0104
31
Kc = 119930119926120784 119926120784
120783120784
119930119926120785
= 120782120784120782120790 120782120783120782120786 120783
120784
120782120783120787120784 = 044
Ejercicio 6 En un reactor de 25 litros se introducen 72 gramos de SO3 Cuando se alcanza el equilibrio SO3 (g) harr SO2 (g) + frac12 O2 (g)
y a 200 ordmC se observa que la presioacuten total del recipiente es de 18
atm Calcula Kc y Kp para el equilibrio anterior a 200 ordmC
Kp = Kc (RT) Δn Δn = suma de moles gaseosos producto ndash suma de moles gaseosos reactivo
Kp = Kc (RT) Δn Δn = 1 + frac12 - 1 = 12
Kp = 044 (0082 473) frac12 = 27
Las constantes de equilibrio son Kc igual a 044 y Kp igual a 27
32
Ejemplo En un matraz de 5 litros se introducen 2 moles de PCl5(g) y 1 mol de de
PCl3(g) y se establece el siguiente equilibrio
PCl5(g) harr PCl3(g) + Cl2(g)
Sabiendo que Kc (250 ordmC) = 0042
a) iquestcuaacuteles son las concentraciones de cada sustancia en el equilibrio
b) iquestcuaacutel es el grado de disociacioacuten
Sustancias PCl5(g) harr PCl3(g) + Cl2(g)
Moles
Iniciales 2 1 -
Reaccionan - x +1x +1x
En el equilibrio 2 ndash x 1+ x x
Molaridad En el equilibrio
2 minus 119909
5
1 + 119909
5
119909
5
Kc = 119927119914119949
120785 119914119949
120784
[119927119914119949120787]
33
a) Kc = 119927119914119949
120785 119914119949
120784
[119927119914119949120787]
=
120783+119961 119961
120784120787
[120784minus119961120787] = 0042
[PCl5] = (2 ndash x)5 = 0344 molL
[PCl3] = (1 + x)5 = 0256 molL
[Cl2] = x5 = 0056 mol
119835) 120630 = 119961
120784 =
120782120784120790
120784 = 014 14
Ejemplo En un matraz de 5 litros se introducen 2 moles de PCl5(g) y 1 mol de de
PCl3(g) y se establece el siguiente equilibrio
PCl5(g) harr PCl3(g) + Cl2(g)
Sabiendo que Kc (250 ordmC) = 0042
a) iquestcuaacuteles son las concentraciones de cada sustancia en el equilibrio
b) iquestcuaacutel es el grado de disociacioacuten
x = 028 mol
34
35
Ejemplo 22 En un recipiente cerrado y vaciacuteo de 5 litros se introducen 508 g de iodo
Se eleva la temperatura a 900oC y se alcanza el equilibrio
l2(g) harr 2 l (g)
El valor de Kc para este equilibrio es de 52 x 10-4 Calcula
a) El valor de Kp para el equilibrio a esa temperatura
b) Cuaacutel es el grado de disociacioacuten del iodo
c) La presioacuten parcial del iodo sin disociar
a) Calcular Kp
Kp = Kc (RT) Δn Δn = suma de moles gaseosos producto ndash suma de moles gaseosos reactivo
Kp = Kc (RT) Δn Δn = 2 - 1 = 1
Kp = 000052 (0082 1173) 1 = 005
36
Sustancias l2(g) harr 2 l(g)
Moles
Iniciales 002 -
Reaccionan - x +2x
En el equilibrio 002 ndash x 2x
Molaridad En el equilibrio 002 minus 119909
5
2 119909
5
120787 120782120790
120784120787120786 Mol I2 = = 002 mol de I2
b) Calcular los moles iniciales
37
c) PIodo V = nIodoRT
PIodo 5 = (002 - X)0082(900+273) = 0321 atm
Kc = 119920 120784
[119920120784] =
120784119961 120784
120784120787
[120782120782120784minus119961120787] =
120784120782119935120784
120784120787 (120782120782120784 minus119935) = 000052
120630 = 119961
120782120782120784 =
120782120782120782120785120785
120782120782120784 = 0164 164
X = 00033 mol
a) Qc = 119930119926120785 119925119926
119930119926120784 119925119926120784 =08 2
04 2 = 4 (El volumen del numerador y el denominador se simplifican)
Como Qc gt Kc el sistema no se encuentra en equilibrio y la reaccioacuten se desplazaraacute hacia la izquierda
Ejemplo 33 La constante de equilibrio Kc para la reaccioacuten
SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3 (g) + NO (g)
Es igual a 3 a una temperatura determinada
a) Justifica por queacute no estaacute en equilibrio a la misma temperatura una
mezcla formada por 04 mol de SO2 04 mol de NO2 08 mol de SO3 y 08
molde NO (en un recipiente de un litro)
b) Determina la cantidad que habraacute de cada especie en el momento de
alcanzar el equilibrio
38
Sustancias SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3 (g) + NO (g)
Moles
Iniciales 04 04 08 08
Reaccionan +x +x -x -x
En el equilibrio 04 + x 04+x 08 - x 08 - x
Molaridad En el equilibrio
04 + 119909
1
04 + 119909
1
08 minus 119909
1
08 minus 119909
1
Ejemplo 33 La constante de equilibrio Kc para la reaccioacuten
SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3 (g) + NO (g)
Es igual a 3 a una temperatura determinada
a) Determina la cantidad que habraacute de cada especie en el momento de
alcanzar el equilibrio
a) Kc = 119930119926
120785 119925119926
119930119926120784 119925119926
120784 =08 minus119909 2
04+119909 2 = 4 (El volumen del numerador y el denominador se simplifican)
39
Kc = 119930119926
120785 119925119926
119930119926120784 119925119926
120784 =08 minus119909 2
04+119909 2 = 4
120782120790 minus119961 120784
120782120786+119961 120784 = 4 Resolviendo se obtiene que
x= 004 moles
Equil SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3(g) + NO (g)
Mol eq 04+004 04+004 08ndash004 08ndash004
n (SO3 ) = n (NO) = 076 mol n (SO2 ) = n (NO2) = 044 mol
Ejemplo 33 La constante de equilibrio Kc para la reaccioacuten SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3 (g) + NO (g)
Es igual a 3 a una temperatura determinada
a) Determina la cantidad que habraacute de cada especie en el momento de
alcanzar el equilibrio
40
Ejemplo El proceso de obtencioacuten industrial del amoniaco es
un ejemplo de coacutemo se puede manejar las condiciones de
una reaccioacuten para obtener el maacuteximo rendimiento N2 (g) + 3 H2 (g) rarr 2 NH3 (g) ΔH = -922 kJ
Se trata de un proceso exoteacutermico Trabajar a bajas temperaturas desplaza
el equilibrio hacia la formacioacuten del producto Pero si la temperatura es muy
baja el proceso se vuelve demasiado lento y deja de ser rentable Una
temperatura de 400 ordmC optimiza el efecto de la composicioacuten del equilibrio y de
la velocidad del proceso
Las presiones altas favorecen la formacioacuten de producto ya que desplazan el
equilibrio en el sentido en que se reduzca el nuacutemero de partiacuteculas
El coste de ambos reactivos es similar y por eso se trabaja en proporciones
estequiomeacutetricas Si uno de los reactivos fuese considerablemente maacutes caro
que el otro se trabajariacutea con un exceso del maacutes barato lo que desplazariacutea el
proceso hacia la formacioacuten de maacutes producto
Un catalizador aumenta la velocidad de la reaccioacuten con lo cual se
incrementa tambieacuten la rentabilidad econoacutemica del proceso
41
EQUILIBRIO DE MOLEacuteCULAS (H2 + I2 harr 2 HI)
Equilibrio
quiacutemico
Concentr
acio
nes (
moll)
Tiempo (s)
[HI]
[I2]
[H2]
42
Kc = 119930119926120784 119926120784
120783120784
119930119926120785
= 120782120784120782120790 120782120783120782120786 120783
120784
120782120783120787120784 = 044
Ejercicio 6 En un reactor de 25 litros se introducen 72 gramos de SO3 Cuando se alcanza el equilibrio SO3 (g) harr SO2 (g) + frac12 O2 (g)
y a 200 ordmC se observa que la presioacuten total del recipiente es de 18
atm Calcula Kc y Kp para el equilibrio anterior a 200 ordmC
Kp = Kc (RT) Δn Δn = suma de moles gaseosos producto ndash suma de moles gaseosos reactivo
Kp = Kc (RT) Δn Δn = 1 + frac12 - 1 = 12
Kp = 044 (0082 473) frac12 = 27
Las constantes de equilibrio son Kc igual a 044 y Kp igual a 27
32
Ejemplo En un matraz de 5 litros se introducen 2 moles de PCl5(g) y 1 mol de de
PCl3(g) y se establece el siguiente equilibrio
PCl5(g) harr PCl3(g) + Cl2(g)
Sabiendo que Kc (250 ordmC) = 0042
a) iquestcuaacuteles son las concentraciones de cada sustancia en el equilibrio
b) iquestcuaacutel es el grado de disociacioacuten
Sustancias PCl5(g) harr PCl3(g) + Cl2(g)
Moles
Iniciales 2 1 -
Reaccionan - x +1x +1x
En el equilibrio 2 ndash x 1+ x x
Molaridad En el equilibrio
2 minus 119909
5
1 + 119909
5
119909
5
Kc = 119927119914119949
120785 119914119949
120784
[119927119914119949120787]
33
a) Kc = 119927119914119949
120785 119914119949
120784
[119927119914119949120787]
=
120783+119961 119961
120784120787
[120784minus119961120787] = 0042
[PCl5] = (2 ndash x)5 = 0344 molL
[PCl3] = (1 + x)5 = 0256 molL
[Cl2] = x5 = 0056 mol
119835) 120630 = 119961
120784 =
120782120784120790
120784 = 014 14
Ejemplo En un matraz de 5 litros se introducen 2 moles de PCl5(g) y 1 mol de de
PCl3(g) y se establece el siguiente equilibrio
PCl5(g) harr PCl3(g) + Cl2(g)
Sabiendo que Kc (250 ordmC) = 0042
a) iquestcuaacuteles son las concentraciones de cada sustancia en el equilibrio
b) iquestcuaacutel es el grado de disociacioacuten
x = 028 mol
34
35
Ejemplo 22 En un recipiente cerrado y vaciacuteo de 5 litros se introducen 508 g de iodo
Se eleva la temperatura a 900oC y se alcanza el equilibrio
l2(g) harr 2 l (g)
El valor de Kc para este equilibrio es de 52 x 10-4 Calcula
a) El valor de Kp para el equilibrio a esa temperatura
b) Cuaacutel es el grado de disociacioacuten del iodo
c) La presioacuten parcial del iodo sin disociar
a) Calcular Kp
Kp = Kc (RT) Δn Δn = suma de moles gaseosos producto ndash suma de moles gaseosos reactivo
Kp = Kc (RT) Δn Δn = 2 - 1 = 1
Kp = 000052 (0082 1173) 1 = 005
36
Sustancias l2(g) harr 2 l(g)
Moles
Iniciales 002 -
Reaccionan - x +2x
En el equilibrio 002 ndash x 2x
Molaridad En el equilibrio 002 minus 119909
5
2 119909
5
120787 120782120790
120784120787120786 Mol I2 = = 002 mol de I2
b) Calcular los moles iniciales
37
c) PIodo V = nIodoRT
PIodo 5 = (002 - X)0082(900+273) = 0321 atm
Kc = 119920 120784
[119920120784] =
120784119961 120784
120784120787
[120782120782120784minus119961120787] =
120784120782119935120784
120784120787 (120782120782120784 minus119935) = 000052
120630 = 119961
120782120782120784 =
120782120782120782120785120785
120782120782120784 = 0164 164
X = 00033 mol
a) Qc = 119930119926120785 119925119926
119930119926120784 119925119926120784 =08 2
04 2 = 4 (El volumen del numerador y el denominador se simplifican)
Como Qc gt Kc el sistema no se encuentra en equilibrio y la reaccioacuten se desplazaraacute hacia la izquierda
Ejemplo 33 La constante de equilibrio Kc para la reaccioacuten
SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3 (g) + NO (g)
Es igual a 3 a una temperatura determinada
a) Justifica por queacute no estaacute en equilibrio a la misma temperatura una
mezcla formada por 04 mol de SO2 04 mol de NO2 08 mol de SO3 y 08
molde NO (en un recipiente de un litro)
b) Determina la cantidad que habraacute de cada especie en el momento de
alcanzar el equilibrio
38
Sustancias SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3 (g) + NO (g)
Moles
Iniciales 04 04 08 08
Reaccionan +x +x -x -x
En el equilibrio 04 + x 04+x 08 - x 08 - x
Molaridad En el equilibrio
04 + 119909
1
04 + 119909
1
08 minus 119909
1
08 minus 119909
1
Ejemplo 33 La constante de equilibrio Kc para la reaccioacuten
SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3 (g) + NO (g)
Es igual a 3 a una temperatura determinada
a) Determina la cantidad que habraacute de cada especie en el momento de
alcanzar el equilibrio
a) Kc = 119930119926
120785 119925119926
119930119926120784 119925119926
120784 =08 minus119909 2
04+119909 2 = 4 (El volumen del numerador y el denominador se simplifican)
39
Kc = 119930119926
120785 119925119926
119930119926120784 119925119926
120784 =08 minus119909 2
04+119909 2 = 4
120782120790 minus119961 120784
120782120786+119961 120784 = 4 Resolviendo se obtiene que
x= 004 moles
Equil SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3(g) + NO (g)
Mol eq 04+004 04+004 08ndash004 08ndash004
n (SO3 ) = n (NO) = 076 mol n (SO2 ) = n (NO2) = 044 mol
Ejemplo 33 La constante de equilibrio Kc para la reaccioacuten SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3 (g) + NO (g)
Es igual a 3 a una temperatura determinada
a) Determina la cantidad que habraacute de cada especie en el momento de
alcanzar el equilibrio
40
Ejemplo El proceso de obtencioacuten industrial del amoniaco es
un ejemplo de coacutemo se puede manejar las condiciones de
una reaccioacuten para obtener el maacuteximo rendimiento N2 (g) + 3 H2 (g) rarr 2 NH3 (g) ΔH = -922 kJ
Se trata de un proceso exoteacutermico Trabajar a bajas temperaturas desplaza
el equilibrio hacia la formacioacuten del producto Pero si la temperatura es muy
baja el proceso se vuelve demasiado lento y deja de ser rentable Una
temperatura de 400 ordmC optimiza el efecto de la composicioacuten del equilibrio y de
la velocidad del proceso
Las presiones altas favorecen la formacioacuten de producto ya que desplazan el
equilibrio en el sentido en que se reduzca el nuacutemero de partiacuteculas
El coste de ambos reactivos es similar y por eso se trabaja en proporciones
estequiomeacutetricas Si uno de los reactivos fuese considerablemente maacutes caro
que el otro se trabajariacutea con un exceso del maacutes barato lo que desplazariacutea el
proceso hacia la formacioacuten de maacutes producto
Un catalizador aumenta la velocidad de la reaccioacuten con lo cual se
incrementa tambieacuten la rentabilidad econoacutemica del proceso
41
EQUILIBRIO DE MOLEacuteCULAS (H2 + I2 harr 2 HI)
Equilibrio
quiacutemico
Concentr
acio
nes (
moll)
Tiempo (s)
[HI]
[I2]
[H2]
42
Ejemplo En un matraz de 5 litros se introducen 2 moles de PCl5(g) y 1 mol de de
PCl3(g) y se establece el siguiente equilibrio
PCl5(g) harr PCl3(g) + Cl2(g)
Sabiendo que Kc (250 ordmC) = 0042
a) iquestcuaacuteles son las concentraciones de cada sustancia en el equilibrio
b) iquestcuaacutel es el grado de disociacioacuten
Sustancias PCl5(g) harr PCl3(g) + Cl2(g)
Moles
Iniciales 2 1 -
Reaccionan - x +1x +1x
En el equilibrio 2 ndash x 1+ x x
Molaridad En el equilibrio
2 minus 119909
5
1 + 119909
5
119909
5
Kc = 119927119914119949
120785 119914119949
120784
[119927119914119949120787]
33
a) Kc = 119927119914119949
120785 119914119949
120784
[119927119914119949120787]
=
120783+119961 119961
120784120787
[120784minus119961120787] = 0042
[PCl5] = (2 ndash x)5 = 0344 molL
[PCl3] = (1 + x)5 = 0256 molL
[Cl2] = x5 = 0056 mol
119835) 120630 = 119961
120784 =
120782120784120790
120784 = 014 14
Ejemplo En un matraz de 5 litros se introducen 2 moles de PCl5(g) y 1 mol de de
PCl3(g) y se establece el siguiente equilibrio
PCl5(g) harr PCl3(g) + Cl2(g)
Sabiendo que Kc (250 ordmC) = 0042
a) iquestcuaacuteles son las concentraciones de cada sustancia en el equilibrio
b) iquestcuaacutel es el grado de disociacioacuten
x = 028 mol
34
35
Ejemplo 22 En un recipiente cerrado y vaciacuteo de 5 litros se introducen 508 g de iodo
Se eleva la temperatura a 900oC y se alcanza el equilibrio
l2(g) harr 2 l (g)
El valor de Kc para este equilibrio es de 52 x 10-4 Calcula
a) El valor de Kp para el equilibrio a esa temperatura
b) Cuaacutel es el grado de disociacioacuten del iodo
c) La presioacuten parcial del iodo sin disociar
a) Calcular Kp
Kp = Kc (RT) Δn Δn = suma de moles gaseosos producto ndash suma de moles gaseosos reactivo
Kp = Kc (RT) Δn Δn = 2 - 1 = 1
Kp = 000052 (0082 1173) 1 = 005
36
Sustancias l2(g) harr 2 l(g)
Moles
Iniciales 002 -
Reaccionan - x +2x
En el equilibrio 002 ndash x 2x
Molaridad En el equilibrio 002 minus 119909
5
2 119909
5
120787 120782120790
120784120787120786 Mol I2 = = 002 mol de I2
b) Calcular los moles iniciales
37
c) PIodo V = nIodoRT
PIodo 5 = (002 - X)0082(900+273) = 0321 atm
Kc = 119920 120784
[119920120784] =
120784119961 120784
120784120787
[120782120782120784minus119961120787] =
120784120782119935120784
120784120787 (120782120782120784 minus119935) = 000052
120630 = 119961
120782120782120784 =
120782120782120782120785120785
120782120782120784 = 0164 164
X = 00033 mol
a) Qc = 119930119926120785 119925119926
119930119926120784 119925119926120784 =08 2
04 2 = 4 (El volumen del numerador y el denominador se simplifican)
Como Qc gt Kc el sistema no se encuentra en equilibrio y la reaccioacuten se desplazaraacute hacia la izquierda
Ejemplo 33 La constante de equilibrio Kc para la reaccioacuten
SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3 (g) + NO (g)
Es igual a 3 a una temperatura determinada
a) Justifica por queacute no estaacute en equilibrio a la misma temperatura una
mezcla formada por 04 mol de SO2 04 mol de NO2 08 mol de SO3 y 08
molde NO (en un recipiente de un litro)
b) Determina la cantidad que habraacute de cada especie en el momento de
alcanzar el equilibrio
38
Sustancias SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3 (g) + NO (g)
Moles
Iniciales 04 04 08 08
Reaccionan +x +x -x -x
En el equilibrio 04 + x 04+x 08 - x 08 - x
Molaridad En el equilibrio
04 + 119909
1
04 + 119909
1
08 minus 119909
1
08 minus 119909
1
Ejemplo 33 La constante de equilibrio Kc para la reaccioacuten
SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3 (g) + NO (g)
Es igual a 3 a una temperatura determinada
a) Determina la cantidad que habraacute de cada especie en el momento de
alcanzar el equilibrio
a) Kc = 119930119926
120785 119925119926
119930119926120784 119925119926
120784 =08 minus119909 2
04+119909 2 = 4 (El volumen del numerador y el denominador se simplifican)
39
Kc = 119930119926
120785 119925119926
119930119926120784 119925119926
120784 =08 minus119909 2
04+119909 2 = 4
120782120790 minus119961 120784
120782120786+119961 120784 = 4 Resolviendo se obtiene que
x= 004 moles
Equil SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3(g) + NO (g)
Mol eq 04+004 04+004 08ndash004 08ndash004
n (SO3 ) = n (NO) = 076 mol n (SO2 ) = n (NO2) = 044 mol
Ejemplo 33 La constante de equilibrio Kc para la reaccioacuten SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3 (g) + NO (g)
Es igual a 3 a una temperatura determinada
a) Determina la cantidad que habraacute de cada especie en el momento de
alcanzar el equilibrio
40
Ejemplo El proceso de obtencioacuten industrial del amoniaco es
un ejemplo de coacutemo se puede manejar las condiciones de
una reaccioacuten para obtener el maacuteximo rendimiento N2 (g) + 3 H2 (g) rarr 2 NH3 (g) ΔH = -922 kJ
Se trata de un proceso exoteacutermico Trabajar a bajas temperaturas desplaza
el equilibrio hacia la formacioacuten del producto Pero si la temperatura es muy
baja el proceso se vuelve demasiado lento y deja de ser rentable Una
temperatura de 400 ordmC optimiza el efecto de la composicioacuten del equilibrio y de
la velocidad del proceso
Las presiones altas favorecen la formacioacuten de producto ya que desplazan el
equilibrio en el sentido en que se reduzca el nuacutemero de partiacuteculas
El coste de ambos reactivos es similar y por eso se trabaja en proporciones
estequiomeacutetricas Si uno de los reactivos fuese considerablemente maacutes caro
que el otro se trabajariacutea con un exceso del maacutes barato lo que desplazariacutea el
proceso hacia la formacioacuten de maacutes producto
Un catalizador aumenta la velocidad de la reaccioacuten con lo cual se
incrementa tambieacuten la rentabilidad econoacutemica del proceso
41
EQUILIBRIO DE MOLEacuteCULAS (H2 + I2 harr 2 HI)
Equilibrio
quiacutemico
Concentr
acio
nes (
moll)
Tiempo (s)
[HI]
[I2]
[H2]
42
a) Kc = 119927119914119949
120785 119914119949
120784
[119927119914119949120787]
=
120783+119961 119961
120784120787
[120784minus119961120787] = 0042
[PCl5] = (2 ndash x)5 = 0344 molL
[PCl3] = (1 + x)5 = 0256 molL
[Cl2] = x5 = 0056 mol
119835) 120630 = 119961
120784 =
120782120784120790
120784 = 014 14
Ejemplo En un matraz de 5 litros se introducen 2 moles de PCl5(g) y 1 mol de de
PCl3(g) y se establece el siguiente equilibrio
PCl5(g) harr PCl3(g) + Cl2(g)
Sabiendo que Kc (250 ordmC) = 0042
a) iquestcuaacuteles son las concentraciones de cada sustancia en el equilibrio
b) iquestcuaacutel es el grado de disociacioacuten
x = 028 mol
34
35
Ejemplo 22 En un recipiente cerrado y vaciacuteo de 5 litros se introducen 508 g de iodo
Se eleva la temperatura a 900oC y se alcanza el equilibrio
l2(g) harr 2 l (g)
El valor de Kc para este equilibrio es de 52 x 10-4 Calcula
a) El valor de Kp para el equilibrio a esa temperatura
b) Cuaacutel es el grado de disociacioacuten del iodo
c) La presioacuten parcial del iodo sin disociar
a) Calcular Kp
Kp = Kc (RT) Δn Δn = suma de moles gaseosos producto ndash suma de moles gaseosos reactivo
Kp = Kc (RT) Δn Δn = 2 - 1 = 1
Kp = 000052 (0082 1173) 1 = 005
36
Sustancias l2(g) harr 2 l(g)
Moles
Iniciales 002 -
Reaccionan - x +2x
En el equilibrio 002 ndash x 2x
Molaridad En el equilibrio 002 minus 119909
5
2 119909
5
120787 120782120790
120784120787120786 Mol I2 = = 002 mol de I2
b) Calcular los moles iniciales
37
c) PIodo V = nIodoRT
PIodo 5 = (002 - X)0082(900+273) = 0321 atm
Kc = 119920 120784
[119920120784] =
120784119961 120784
120784120787
[120782120782120784minus119961120787] =
120784120782119935120784
120784120787 (120782120782120784 minus119935) = 000052
120630 = 119961
120782120782120784 =
120782120782120782120785120785
120782120782120784 = 0164 164
X = 00033 mol
a) Qc = 119930119926120785 119925119926
119930119926120784 119925119926120784 =08 2
04 2 = 4 (El volumen del numerador y el denominador se simplifican)
Como Qc gt Kc el sistema no se encuentra en equilibrio y la reaccioacuten se desplazaraacute hacia la izquierda
Ejemplo 33 La constante de equilibrio Kc para la reaccioacuten
SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3 (g) + NO (g)
Es igual a 3 a una temperatura determinada
a) Justifica por queacute no estaacute en equilibrio a la misma temperatura una
mezcla formada por 04 mol de SO2 04 mol de NO2 08 mol de SO3 y 08
molde NO (en un recipiente de un litro)
b) Determina la cantidad que habraacute de cada especie en el momento de
alcanzar el equilibrio
38
Sustancias SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3 (g) + NO (g)
Moles
Iniciales 04 04 08 08
Reaccionan +x +x -x -x
En el equilibrio 04 + x 04+x 08 - x 08 - x
Molaridad En el equilibrio
04 + 119909
1
04 + 119909
1
08 minus 119909
1
08 minus 119909
1
Ejemplo 33 La constante de equilibrio Kc para la reaccioacuten
SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3 (g) + NO (g)
Es igual a 3 a una temperatura determinada
a) Determina la cantidad que habraacute de cada especie en el momento de
alcanzar el equilibrio
a) Kc = 119930119926
120785 119925119926
119930119926120784 119925119926
120784 =08 minus119909 2
04+119909 2 = 4 (El volumen del numerador y el denominador se simplifican)
39
Kc = 119930119926
120785 119925119926
119930119926120784 119925119926
120784 =08 minus119909 2
04+119909 2 = 4
120782120790 minus119961 120784
120782120786+119961 120784 = 4 Resolviendo se obtiene que
x= 004 moles
Equil SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3(g) + NO (g)
Mol eq 04+004 04+004 08ndash004 08ndash004
n (SO3 ) = n (NO) = 076 mol n (SO2 ) = n (NO2) = 044 mol
Ejemplo 33 La constante de equilibrio Kc para la reaccioacuten SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3 (g) + NO (g)
Es igual a 3 a una temperatura determinada
a) Determina la cantidad que habraacute de cada especie en el momento de
alcanzar el equilibrio
40
Ejemplo El proceso de obtencioacuten industrial del amoniaco es
un ejemplo de coacutemo se puede manejar las condiciones de
una reaccioacuten para obtener el maacuteximo rendimiento N2 (g) + 3 H2 (g) rarr 2 NH3 (g) ΔH = -922 kJ
Se trata de un proceso exoteacutermico Trabajar a bajas temperaturas desplaza
el equilibrio hacia la formacioacuten del producto Pero si la temperatura es muy
baja el proceso se vuelve demasiado lento y deja de ser rentable Una
temperatura de 400 ordmC optimiza el efecto de la composicioacuten del equilibrio y de
la velocidad del proceso
Las presiones altas favorecen la formacioacuten de producto ya que desplazan el
equilibrio en el sentido en que se reduzca el nuacutemero de partiacuteculas
El coste de ambos reactivos es similar y por eso se trabaja en proporciones
estequiomeacutetricas Si uno de los reactivos fuese considerablemente maacutes caro
que el otro se trabajariacutea con un exceso del maacutes barato lo que desplazariacutea el
proceso hacia la formacioacuten de maacutes producto
Un catalizador aumenta la velocidad de la reaccioacuten con lo cual se
incrementa tambieacuten la rentabilidad econoacutemica del proceso
41
EQUILIBRIO DE MOLEacuteCULAS (H2 + I2 harr 2 HI)
Equilibrio
quiacutemico
Concentr
acio
nes (
moll)
Tiempo (s)
[HI]
[I2]
[H2]
42
35
Ejemplo 22 En un recipiente cerrado y vaciacuteo de 5 litros se introducen 508 g de iodo
Se eleva la temperatura a 900oC y se alcanza el equilibrio
l2(g) harr 2 l (g)
El valor de Kc para este equilibrio es de 52 x 10-4 Calcula
a) El valor de Kp para el equilibrio a esa temperatura
b) Cuaacutel es el grado de disociacioacuten del iodo
c) La presioacuten parcial del iodo sin disociar
a) Calcular Kp
Kp = Kc (RT) Δn Δn = suma de moles gaseosos producto ndash suma de moles gaseosos reactivo
Kp = Kc (RT) Δn Δn = 2 - 1 = 1
Kp = 000052 (0082 1173) 1 = 005
36
Sustancias l2(g) harr 2 l(g)
Moles
Iniciales 002 -
Reaccionan - x +2x
En el equilibrio 002 ndash x 2x
Molaridad En el equilibrio 002 minus 119909
5
2 119909
5
120787 120782120790
120784120787120786 Mol I2 = = 002 mol de I2
b) Calcular los moles iniciales
37
c) PIodo V = nIodoRT
PIodo 5 = (002 - X)0082(900+273) = 0321 atm
Kc = 119920 120784
[119920120784] =
120784119961 120784
120784120787
[120782120782120784minus119961120787] =
120784120782119935120784
120784120787 (120782120782120784 minus119935) = 000052
120630 = 119961
120782120782120784 =
120782120782120782120785120785
120782120782120784 = 0164 164
X = 00033 mol
a) Qc = 119930119926120785 119925119926
119930119926120784 119925119926120784 =08 2
04 2 = 4 (El volumen del numerador y el denominador se simplifican)
Como Qc gt Kc el sistema no se encuentra en equilibrio y la reaccioacuten se desplazaraacute hacia la izquierda
Ejemplo 33 La constante de equilibrio Kc para la reaccioacuten
SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3 (g) + NO (g)
Es igual a 3 a una temperatura determinada
a) Justifica por queacute no estaacute en equilibrio a la misma temperatura una
mezcla formada por 04 mol de SO2 04 mol de NO2 08 mol de SO3 y 08
molde NO (en un recipiente de un litro)
b) Determina la cantidad que habraacute de cada especie en el momento de
alcanzar el equilibrio
38
Sustancias SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3 (g) + NO (g)
Moles
Iniciales 04 04 08 08
Reaccionan +x +x -x -x
En el equilibrio 04 + x 04+x 08 - x 08 - x
Molaridad En el equilibrio
04 + 119909
1
04 + 119909
1
08 minus 119909
1
08 minus 119909
1
Ejemplo 33 La constante de equilibrio Kc para la reaccioacuten
SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3 (g) + NO (g)
Es igual a 3 a una temperatura determinada
a) Determina la cantidad que habraacute de cada especie en el momento de
alcanzar el equilibrio
a) Kc = 119930119926
120785 119925119926
119930119926120784 119925119926
120784 =08 minus119909 2
04+119909 2 = 4 (El volumen del numerador y el denominador se simplifican)
39
Kc = 119930119926
120785 119925119926
119930119926120784 119925119926
120784 =08 minus119909 2
04+119909 2 = 4
120782120790 minus119961 120784
120782120786+119961 120784 = 4 Resolviendo se obtiene que
x= 004 moles
Equil SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3(g) + NO (g)
Mol eq 04+004 04+004 08ndash004 08ndash004
n (SO3 ) = n (NO) = 076 mol n (SO2 ) = n (NO2) = 044 mol
Ejemplo 33 La constante de equilibrio Kc para la reaccioacuten SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3 (g) + NO (g)
Es igual a 3 a una temperatura determinada
a) Determina la cantidad que habraacute de cada especie en el momento de
alcanzar el equilibrio
40
Ejemplo El proceso de obtencioacuten industrial del amoniaco es
un ejemplo de coacutemo se puede manejar las condiciones de
una reaccioacuten para obtener el maacuteximo rendimiento N2 (g) + 3 H2 (g) rarr 2 NH3 (g) ΔH = -922 kJ
Se trata de un proceso exoteacutermico Trabajar a bajas temperaturas desplaza
el equilibrio hacia la formacioacuten del producto Pero si la temperatura es muy
baja el proceso se vuelve demasiado lento y deja de ser rentable Una
temperatura de 400 ordmC optimiza el efecto de la composicioacuten del equilibrio y de
la velocidad del proceso
Las presiones altas favorecen la formacioacuten de producto ya que desplazan el
equilibrio en el sentido en que se reduzca el nuacutemero de partiacuteculas
El coste de ambos reactivos es similar y por eso se trabaja en proporciones
estequiomeacutetricas Si uno de los reactivos fuese considerablemente maacutes caro
que el otro se trabajariacutea con un exceso del maacutes barato lo que desplazariacutea el
proceso hacia la formacioacuten de maacutes producto
Un catalizador aumenta la velocidad de la reaccioacuten con lo cual se
incrementa tambieacuten la rentabilidad econoacutemica del proceso
41
EQUILIBRIO DE MOLEacuteCULAS (H2 + I2 harr 2 HI)
Equilibrio
quiacutemico
Concentr
acio
nes (
moll)
Tiempo (s)
[HI]
[I2]
[H2]
42
36
Sustancias l2(g) harr 2 l(g)
Moles
Iniciales 002 -
Reaccionan - x +2x
En el equilibrio 002 ndash x 2x
Molaridad En el equilibrio 002 minus 119909
5
2 119909
5
120787 120782120790
120784120787120786 Mol I2 = = 002 mol de I2
b) Calcular los moles iniciales
37
c) PIodo V = nIodoRT
PIodo 5 = (002 - X)0082(900+273) = 0321 atm
Kc = 119920 120784
[119920120784] =
120784119961 120784
120784120787
[120782120782120784minus119961120787] =
120784120782119935120784
120784120787 (120782120782120784 minus119935) = 000052
120630 = 119961
120782120782120784 =
120782120782120782120785120785
120782120782120784 = 0164 164
X = 00033 mol
a) Qc = 119930119926120785 119925119926
119930119926120784 119925119926120784 =08 2
04 2 = 4 (El volumen del numerador y el denominador se simplifican)
Como Qc gt Kc el sistema no se encuentra en equilibrio y la reaccioacuten se desplazaraacute hacia la izquierda
Ejemplo 33 La constante de equilibrio Kc para la reaccioacuten
SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3 (g) + NO (g)
Es igual a 3 a una temperatura determinada
a) Justifica por queacute no estaacute en equilibrio a la misma temperatura una
mezcla formada por 04 mol de SO2 04 mol de NO2 08 mol de SO3 y 08
molde NO (en un recipiente de un litro)
b) Determina la cantidad que habraacute de cada especie en el momento de
alcanzar el equilibrio
38
Sustancias SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3 (g) + NO (g)
Moles
Iniciales 04 04 08 08
Reaccionan +x +x -x -x
En el equilibrio 04 + x 04+x 08 - x 08 - x
Molaridad En el equilibrio
04 + 119909
1
04 + 119909
1
08 minus 119909
1
08 minus 119909
1
Ejemplo 33 La constante de equilibrio Kc para la reaccioacuten
SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3 (g) + NO (g)
Es igual a 3 a una temperatura determinada
a) Determina la cantidad que habraacute de cada especie en el momento de
alcanzar el equilibrio
a) Kc = 119930119926
120785 119925119926
119930119926120784 119925119926
120784 =08 minus119909 2
04+119909 2 = 4 (El volumen del numerador y el denominador se simplifican)
39
Kc = 119930119926
120785 119925119926
119930119926120784 119925119926
120784 =08 minus119909 2
04+119909 2 = 4
120782120790 minus119961 120784
120782120786+119961 120784 = 4 Resolviendo se obtiene que
x= 004 moles
Equil SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3(g) + NO (g)
Mol eq 04+004 04+004 08ndash004 08ndash004
n (SO3 ) = n (NO) = 076 mol n (SO2 ) = n (NO2) = 044 mol
Ejemplo 33 La constante de equilibrio Kc para la reaccioacuten SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3 (g) + NO (g)
Es igual a 3 a una temperatura determinada
a) Determina la cantidad que habraacute de cada especie en el momento de
alcanzar el equilibrio
40
Ejemplo El proceso de obtencioacuten industrial del amoniaco es
un ejemplo de coacutemo se puede manejar las condiciones de
una reaccioacuten para obtener el maacuteximo rendimiento N2 (g) + 3 H2 (g) rarr 2 NH3 (g) ΔH = -922 kJ
Se trata de un proceso exoteacutermico Trabajar a bajas temperaturas desplaza
el equilibrio hacia la formacioacuten del producto Pero si la temperatura es muy
baja el proceso se vuelve demasiado lento y deja de ser rentable Una
temperatura de 400 ordmC optimiza el efecto de la composicioacuten del equilibrio y de
la velocidad del proceso
Las presiones altas favorecen la formacioacuten de producto ya que desplazan el
equilibrio en el sentido en que se reduzca el nuacutemero de partiacuteculas
El coste de ambos reactivos es similar y por eso se trabaja en proporciones
estequiomeacutetricas Si uno de los reactivos fuese considerablemente maacutes caro
que el otro se trabajariacutea con un exceso del maacutes barato lo que desplazariacutea el
proceso hacia la formacioacuten de maacutes producto
Un catalizador aumenta la velocidad de la reaccioacuten con lo cual se
incrementa tambieacuten la rentabilidad econoacutemica del proceso
41
EQUILIBRIO DE MOLEacuteCULAS (H2 + I2 harr 2 HI)
Equilibrio
quiacutemico
Concentr
acio
nes (
moll)
Tiempo (s)
[HI]
[I2]
[H2]
42
37
c) PIodo V = nIodoRT
PIodo 5 = (002 - X)0082(900+273) = 0321 atm
Kc = 119920 120784
[119920120784] =
120784119961 120784
120784120787
[120782120782120784minus119961120787] =
120784120782119935120784
120784120787 (120782120782120784 minus119935) = 000052
120630 = 119961
120782120782120784 =
120782120782120782120785120785
120782120782120784 = 0164 164
X = 00033 mol
a) Qc = 119930119926120785 119925119926
119930119926120784 119925119926120784 =08 2
04 2 = 4 (El volumen del numerador y el denominador se simplifican)
Como Qc gt Kc el sistema no se encuentra en equilibrio y la reaccioacuten se desplazaraacute hacia la izquierda
Ejemplo 33 La constante de equilibrio Kc para la reaccioacuten
SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3 (g) + NO (g)
Es igual a 3 a una temperatura determinada
a) Justifica por queacute no estaacute en equilibrio a la misma temperatura una
mezcla formada por 04 mol de SO2 04 mol de NO2 08 mol de SO3 y 08
molde NO (en un recipiente de un litro)
b) Determina la cantidad que habraacute de cada especie en el momento de
alcanzar el equilibrio
38
Sustancias SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3 (g) + NO (g)
Moles
Iniciales 04 04 08 08
Reaccionan +x +x -x -x
En el equilibrio 04 + x 04+x 08 - x 08 - x
Molaridad En el equilibrio
04 + 119909
1
04 + 119909
1
08 minus 119909
1
08 minus 119909
1
Ejemplo 33 La constante de equilibrio Kc para la reaccioacuten
SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3 (g) + NO (g)
Es igual a 3 a una temperatura determinada
a) Determina la cantidad que habraacute de cada especie en el momento de
alcanzar el equilibrio
a) Kc = 119930119926
120785 119925119926
119930119926120784 119925119926
120784 =08 minus119909 2
04+119909 2 = 4 (El volumen del numerador y el denominador se simplifican)
39
Kc = 119930119926
120785 119925119926
119930119926120784 119925119926
120784 =08 minus119909 2
04+119909 2 = 4
120782120790 minus119961 120784
120782120786+119961 120784 = 4 Resolviendo se obtiene que
x= 004 moles
Equil SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3(g) + NO (g)
Mol eq 04+004 04+004 08ndash004 08ndash004
n (SO3 ) = n (NO) = 076 mol n (SO2 ) = n (NO2) = 044 mol
Ejemplo 33 La constante de equilibrio Kc para la reaccioacuten SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3 (g) + NO (g)
Es igual a 3 a una temperatura determinada
a) Determina la cantidad que habraacute de cada especie en el momento de
alcanzar el equilibrio
40
Ejemplo El proceso de obtencioacuten industrial del amoniaco es
un ejemplo de coacutemo se puede manejar las condiciones de
una reaccioacuten para obtener el maacuteximo rendimiento N2 (g) + 3 H2 (g) rarr 2 NH3 (g) ΔH = -922 kJ
Se trata de un proceso exoteacutermico Trabajar a bajas temperaturas desplaza
el equilibrio hacia la formacioacuten del producto Pero si la temperatura es muy
baja el proceso se vuelve demasiado lento y deja de ser rentable Una
temperatura de 400 ordmC optimiza el efecto de la composicioacuten del equilibrio y de
la velocidad del proceso
Las presiones altas favorecen la formacioacuten de producto ya que desplazan el
equilibrio en el sentido en que se reduzca el nuacutemero de partiacuteculas
El coste de ambos reactivos es similar y por eso se trabaja en proporciones
estequiomeacutetricas Si uno de los reactivos fuese considerablemente maacutes caro
que el otro se trabajariacutea con un exceso del maacutes barato lo que desplazariacutea el
proceso hacia la formacioacuten de maacutes producto
Un catalizador aumenta la velocidad de la reaccioacuten con lo cual se
incrementa tambieacuten la rentabilidad econoacutemica del proceso
41
EQUILIBRIO DE MOLEacuteCULAS (H2 + I2 harr 2 HI)
Equilibrio
quiacutemico
Concentr
acio
nes (
moll)
Tiempo (s)
[HI]
[I2]
[H2]
42
a) Qc = 119930119926120785 119925119926
119930119926120784 119925119926120784 =08 2
04 2 = 4 (El volumen del numerador y el denominador se simplifican)
Como Qc gt Kc el sistema no se encuentra en equilibrio y la reaccioacuten se desplazaraacute hacia la izquierda
Ejemplo 33 La constante de equilibrio Kc para la reaccioacuten
SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3 (g) + NO (g)
Es igual a 3 a una temperatura determinada
a) Justifica por queacute no estaacute en equilibrio a la misma temperatura una
mezcla formada por 04 mol de SO2 04 mol de NO2 08 mol de SO3 y 08
molde NO (en un recipiente de un litro)
b) Determina la cantidad que habraacute de cada especie en el momento de
alcanzar el equilibrio
38
Sustancias SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3 (g) + NO (g)
Moles
Iniciales 04 04 08 08
Reaccionan +x +x -x -x
En el equilibrio 04 + x 04+x 08 - x 08 - x
Molaridad En el equilibrio
04 + 119909
1
04 + 119909
1
08 minus 119909
1
08 minus 119909
1
Ejemplo 33 La constante de equilibrio Kc para la reaccioacuten
SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3 (g) + NO (g)
Es igual a 3 a una temperatura determinada
a) Determina la cantidad que habraacute de cada especie en el momento de
alcanzar el equilibrio
a) Kc = 119930119926
120785 119925119926
119930119926120784 119925119926
120784 =08 minus119909 2
04+119909 2 = 4 (El volumen del numerador y el denominador se simplifican)
39
Kc = 119930119926
120785 119925119926
119930119926120784 119925119926
120784 =08 minus119909 2
04+119909 2 = 4
120782120790 minus119961 120784
120782120786+119961 120784 = 4 Resolviendo se obtiene que
x= 004 moles
Equil SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3(g) + NO (g)
Mol eq 04+004 04+004 08ndash004 08ndash004
n (SO3 ) = n (NO) = 076 mol n (SO2 ) = n (NO2) = 044 mol
Ejemplo 33 La constante de equilibrio Kc para la reaccioacuten SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3 (g) + NO (g)
Es igual a 3 a una temperatura determinada
a) Determina la cantidad que habraacute de cada especie en el momento de
alcanzar el equilibrio
40
Ejemplo El proceso de obtencioacuten industrial del amoniaco es
un ejemplo de coacutemo se puede manejar las condiciones de
una reaccioacuten para obtener el maacuteximo rendimiento N2 (g) + 3 H2 (g) rarr 2 NH3 (g) ΔH = -922 kJ
Se trata de un proceso exoteacutermico Trabajar a bajas temperaturas desplaza
el equilibrio hacia la formacioacuten del producto Pero si la temperatura es muy
baja el proceso se vuelve demasiado lento y deja de ser rentable Una
temperatura de 400 ordmC optimiza el efecto de la composicioacuten del equilibrio y de
la velocidad del proceso
Las presiones altas favorecen la formacioacuten de producto ya que desplazan el
equilibrio en el sentido en que se reduzca el nuacutemero de partiacuteculas
El coste de ambos reactivos es similar y por eso se trabaja en proporciones
estequiomeacutetricas Si uno de los reactivos fuese considerablemente maacutes caro
que el otro se trabajariacutea con un exceso del maacutes barato lo que desplazariacutea el
proceso hacia la formacioacuten de maacutes producto
Un catalizador aumenta la velocidad de la reaccioacuten con lo cual se
incrementa tambieacuten la rentabilidad econoacutemica del proceso
41
EQUILIBRIO DE MOLEacuteCULAS (H2 + I2 harr 2 HI)
Equilibrio
quiacutemico
Concentr
acio
nes (
moll)
Tiempo (s)
[HI]
[I2]
[H2]
42
Sustancias SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3 (g) + NO (g)
Moles
Iniciales 04 04 08 08
Reaccionan +x +x -x -x
En el equilibrio 04 + x 04+x 08 - x 08 - x
Molaridad En el equilibrio
04 + 119909
1
04 + 119909
1
08 minus 119909
1
08 minus 119909
1
Ejemplo 33 La constante de equilibrio Kc para la reaccioacuten
SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3 (g) + NO (g)
Es igual a 3 a una temperatura determinada
a) Determina la cantidad que habraacute de cada especie en el momento de
alcanzar el equilibrio
a) Kc = 119930119926
120785 119925119926
119930119926120784 119925119926
120784 =08 minus119909 2
04+119909 2 = 4 (El volumen del numerador y el denominador se simplifican)
39
Kc = 119930119926
120785 119925119926
119930119926120784 119925119926
120784 =08 minus119909 2
04+119909 2 = 4
120782120790 minus119961 120784
120782120786+119961 120784 = 4 Resolviendo se obtiene que
x= 004 moles
Equil SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3(g) + NO (g)
Mol eq 04+004 04+004 08ndash004 08ndash004
n (SO3 ) = n (NO) = 076 mol n (SO2 ) = n (NO2) = 044 mol
Ejemplo 33 La constante de equilibrio Kc para la reaccioacuten SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3 (g) + NO (g)
Es igual a 3 a una temperatura determinada
a) Determina la cantidad que habraacute de cada especie en el momento de
alcanzar el equilibrio
40
Ejemplo El proceso de obtencioacuten industrial del amoniaco es
un ejemplo de coacutemo se puede manejar las condiciones de
una reaccioacuten para obtener el maacuteximo rendimiento N2 (g) + 3 H2 (g) rarr 2 NH3 (g) ΔH = -922 kJ
Se trata de un proceso exoteacutermico Trabajar a bajas temperaturas desplaza
el equilibrio hacia la formacioacuten del producto Pero si la temperatura es muy
baja el proceso se vuelve demasiado lento y deja de ser rentable Una
temperatura de 400 ordmC optimiza el efecto de la composicioacuten del equilibrio y de
la velocidad del proceso
Las presiones altas favorecen la formacioacuten de producto ya que desplazan el
equilibrio en el sentido en que se reduzca el nuacutemero de partiacuteculas
El coste de ambos reactivos es similar y por eso se trabaja en proporciones
estequiomeacutetricas Si uno de los reactivos fuese considerablemente maacutes caro
que el otro se trabajariacutea con un exceso del maacutes barato lo que desplazariacutea el
proceso hacia la formacioacuten de maacutes producto
Un catalizador aumenta la velocidad de la reaccioacuten con lo cual se
incrementa tambieacuten la rentabilidad econoacutemica del proceso
41
EQUILIBRIO DE MOLEacuteCULAS (H2 + I2 harr 2 HI)
Equilibrio
quiacutemico
Concentr
acio
nes (
moll)
Tiempo (s)
[HI]
[I2]
[H2]
42
Kc = 119930119926
120785 119925119926
119930119926120784 119925119926
120784 =08 minus119909 2
04+119909 2 = 4
120782120790 minus119961 120784
120782120786+119961 120784 = 4 Resolviendo se obtiene que
x= 004 moles
Equil SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3(g) + NO (g)
Mol eq 04+004 04+004 08ndash004 08ndash004
n (SO3 ) = n (NO) = 076 mol n (SO2 ) = n (NO2) = 044 mol
Ejemplo 33 La constante de equilibrio Kc para la reaccioacuten SO2 (g) + NO2 (g) harr SO3 (g) + NO (g)
Es igual a 3 a una temperatura determinada
a) Determina la cantidad que habraacute de cada especie en el momento de
alcanzar el equilibrio
40
Ejemplo El proceso de obtencioacuten industrial del amoniaco es
un ejemplo de coacutemo se puede manejar las condiciones de
una reaccioacuten para obtener el maacuteximo rendimiento N2 (g) + 3 H2 (g) rarr 2 NH3 (g) ΔH = -922 kJ
Se trata de un proceso exoteacutermico Trabajar a bajas temperaturas desplaza
el equilibrio hacia la formacioacuten del producto Pero si la temperatura es muy
baja el proceso se vuelve demasiado lento y deja de ser rentable Una
temperatura de 400 ordmC optimiza el efecto de la composicioacuten del equilibrio y de
la velocidad del proceso
Las presiones altas favorecen la formacioacuten de producto ya que desplazan el
equilibrio en el sentido en que se reduzca el nuacutemero de partiacuteculas
El coste de ambos reactivos es similar y por eso se trabaja en proporciones
estequiomeacutetricas Si uno de los reactivos fuese considerablemente maacutes caro
que el otro se trabajariacutea con un exceso del maacutes barato lo que desplazariacutea el
proceso hacia la formacioacuten de maacutes producto
Un catalizador aumenta la velocidad de la reaccioacuten con lo cual se
incrementa tambieacuten la rentabilidad econoacutemica del proceso
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EQUILIBRIO DE MOLEacuteCULAS (H2 + I2 harr 2 HI)
Equilibrio
quiacutemico
Concentr
acio
nes (
moll)
Tiempo (s)
[HI]
[I2]
[H2]
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Ejemplo El proceso de obtencioacuten industrial del amoniaco es
un ejemplo de coacutemo se puede manejar las condiciones de
una reaccioacuten para obtener el maacuteximo rendimiento N2 (g) + 3 H2 (g) rarr 2 NH3 (g) ΔH = -922 kJ
Se trata de un proceso exoteacutermico Trabajar a bajas temperaturas desplaza
el equilibrio hacia la formacioacuten del producto Pero si la temperatura es muy
baja el proceso se vuelve demasiado lento y deja de ser rentable Una
temperatura de 400 ordmC optimiza el efecto de la composicioacuten del equilibrio y de
la velocidad del proceso
Las presiones altas favorecen la formacioacuten de producto ya que desplazan el
equilibrio en el sentido en que se reduzca el nuacutemero de partiacuteculas
El coste de ambos reactivos es similar y por eso se trabaja en proporciones
estequiomeacutetricas Si uno de los reactivos fuese considerablemente maacutes caro
que el otro se trabajariacutea con un exceso del maacutes barato lo que desplazariacutea el
proceso hacia la formacioacuten de maacutes producto
Un catalizador aumenta la velocidad de la reaccioacuten con lo cual se
incrementa tambieacuten la rentabilidad econoacutemica del proceso
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EQUILIBRIO DE MOLEacuteCULAS (H2 + I2 harr 2 HI)
Equilibrio
quiacutemico
Concentr
acio
nes (
moll)
Tiempo (s)
[HI]
[I2]
[H2]
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EQUILIBRIO DE MOLEacuteCULAS (H2 + I2 harr 2 HI)
Equilibrio
quiacutemico
Concentr
acio
nes (
moll)
Tiempo (s)
[HI]
[I2]
[H2]
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