Universidad Autnoma de San Luis Potos Unidad Acadmica Multidisciplinaria Zona Huasteca

Equilibrio Qumico

Fisicoqumica

Integrantes: Csar Humberto Martnez TrejoJos Manuel Balderas GonzlezLuis Gerardo Montes DuqueHugo Arturo Salas Salvador

Catedrtico: IQ. Dagoberto Pedraza Melgarejo

Semestre: 2

IntroduccinEn la mayora de las reacciones qumicas los reactivos no se consumen totalmente para obtener los productos deseados, sino que, por el contrario, llega un momento en el que parece que la reaccin ha concluido. Podemos comprobar, analizando los productos formados y los reactivos consumidos, que la concentracin de ambos permanece constante. Significa esto que realmente la reaccin se ha parado? Evidentemente no, una reaccin en equilibrio es un proceso dinmico en el que continuamente los reactivos se estn convirtiendo en productos y los productos se convierten en reactivos; cuando lo hacen a la misma velocidad nos da la sensacin de que la reaccin se ha paralizado.

EQUILIBRIO QUMICO

El equilibrio qumico se alcanza cuando las rapideces de las reacciones en un sentido y en otro se igualan, y las concentraciones de los reactivos y productos permanecen constantes. Es un proceso dinmico, Cabe sealar que en el equilibrio qumico participan distintas sustancias como reactivos y productos. El equilibrio entre dos fases de la misma sustancia se denomina equilibrio fsico porque los cambios que suceden son procesos fsicos. (Chang, 2010)El equilibrio qumico es el estado al que evoluciona de Forma Espontnea un sistema qumico, en el que tiene lugar una reaccin qumica Reversible. Cuando se alcanza esta situacin, desde el punto de vista macroscpico, se observa que las Concentraciones de las sustancias, tanto reactivos como productos de la reaccin, permanecen Constantes a lo largo del tiempo. Desde el punto de vista microscpico los procesos siguen teniendo lugar indefinidamente: continuamente los reactivos se transforman en productos y estos a su vez reaccionan para producir los reactivos de partida, pero al hacerlo a igual velocidad, las concentraciones de ambos no varan. As pues se trata de una Situacin Dinmica. El equilibrio qumico es un fenmeno cuya naturaleza dinmica permite su Modificacin con slo variar algunos factores de los que depende, como temperatura, presin, volumen o concentraciones de las sustancias que intervienen en la reaccin Es un hecho familiar bien establecido, que muchas reacciones no finalizan, sino que proceden hasta cierto punto y se detienen, dejando con frecuencia cantidades considerables de reactivos inalterados. (Massa y Cant, 2011)Bajo un conjunto de condiciones dadas de temperatura, presin y concentracin, el punto en el cual una reaccin particular parece detenerse es siempre el mismo; es decir, existe en este punto entre las concentraciones de los diversos reactivos y productos una relacin fija definida. Cuando una reaccin alcanza este estado, se dice que se encuentra en equilibrio, que no debe considerarse como aqul en que cesa todo movimiento,Sino que es ms provechoso considerarlo como un estado en el cual la velocidad con que desaparecen los reactivos originando productos es exactamente igual a la de interaccin de los productos que restablecen las sustancias reaccionantes.Bajo estas condiciones no hay una transformacin perceptible en el Sistema, y el resultado final es un estado aparente de reposo completo. Este equilibrio se designa como dinmico, en contraste con el esttico donde no hay movimiento alguno. Todos los equilibrios fsicos y qumicos entre estados se consideran de naturaleza dinmica.Los equilibrios qumicos se clasifican en dos grupos, esto es, a) los Homogneos y b) Heterogneos. Los primeros son los que se establecen en un sistema en el cual slo existe una fase, como por ejemplo, aquellos sistemas que contienen gases nicamente, o una sola fase lquida o slida. Por otro lado, un equilibrio heterogneo, es aqul establecido en un sistema con ms de una fase, como el que existen entre un slido y un gas, Lquido y gas, o slido y slido (Maron 1993).Factores que afectan el equilibrio qumicoPara comprender los factores que afectan o causan el desplazamiento del equilibrio qumico, hay que partir del principio de Le Atelier que Fue formulado por el qumico francs Henry Louis Le Chtelier en el ao de 1888 y que establece lo siguiente:Principio de Le Chtelier Este principio establece que si un sistema en equilibrio es sometido a una perturbacin o una tensin, el sistema reaccionar de tal manera que disminuir el efecto de la tensin. De acuerdo a este principio, pueden haber variaciones de concentracin, cambios de temperatura o presin. Los principales factores que afectan el equilibrio qumico son la concentracin, temperatura, presin y catalizadores, en realidad todo aquel factor que afecte la velocidad de reaccin afecta al equilibrio (Dickerson et al, 1992).Efecto de concentracin:Si se afecta la concentracin de alguna especie, el equilibrio se desplazar en forma tal que se disminuir la concentracin de la sustancia que se agrego Ejemplo: sea la reaccin del cloruro de bario con sulfato de sodio que reacciona hasta llegar al equilibrio (Bolaos, 2002).

Efecto de la presin:Para un sistema que comprende solamente lquidos y solados el efecto de la presin sobre el equilibrio es ligero, el cual generalmente puede ignorarse al sufrir cambin ordinarios Sin embargo, los grandes cambios de presin pueden alterar estos equilibriosEjemplo:

En esta caso la reaccin tiende hacia la derecha por un aumento de presin, debido a que cierta cantidad de agua lquida ocupa un volumen ms pequeo que en el estado slido.Los cambios de presin afectan ms a los gases; como se puede observar en el siguiente ejemplo:

Donde cuatro volmenes de reactivo producen dos volmenes de productos. ya que la reaccin procede hacia la derecha, a presin constante, el volumen del sistema disminuye. Por lo tanto, si se aplica presin al sistema en equilibrio, se forma ms amoniaco a expensas del nitrgeno y el hidrogeno. CITAREfecto de la temperatura:Las reaccione qumicas se clasifican, dependiendo de si emiten o absorben calor conforme se desarrolla la reaccin, en exotrmicas y endotrmicas.Si la reaccin es endotrmica, el calentamiento de un sistema en equilibrio causa un desvi hacia la derecha con la formacin de los productos y por consiguiente el aumento en el de la constante de equilibro. Por otra parte, si la reaccin es exotrmica, la aplicacin de calor causara que el equilibrio de la reaccin se desvi hacia la izquierda como en el ejemplo:

En esta reaccin un calentamiento causara una descomposicin de amoniaco con un rendimiento decreciente, mientras que el enfriamiento producir un aumento en el rendimiento del amoniaco.

Donde H es la diferencia entre el estado trmico del sistema en el estado final el estado final (Bolaos, 2002).Efecto del catalizador:Un catalizador se define como una sustancia que altera la velocidad de una reaccin sin ser consumido este.Generalmente se utiliza u catalizador para acelerar la reaccin aunque existen catalizadores que la retrasan. Estos no hacen cambiar la concentracin que habrn de tener las diversas especies qumicas que componen a un sistema reaccionante cuando esta alcance el equilibrio.Ejemplo:

Pueden pasar muchas semanas para que esta reaccin llegue al equilibrio. Sin embargo, se agrega HCL, el sistema lo alcanza en poco tiempo sin que ello afecte su contraste de equilibrio. Al HCL se le denomina catalizador homogneo por encontrarse en la misma fase que los reactivos. Muchos procesos industriales se realizan en presencia de catalizadores slidos, o sea que los procesos son en fase heterognea (Flogler, 2008).Cmo se determina el equilibrio qumico y la constante de equilibrio qumico?La expresin matemtica que representa al Equilibrio Qumico, se conoce como Ley de Accin de Masas y se enuncia como: Para una reaccin reversible en equilibrio y a una temperatura constante, una relacin determinada de concentraciones de reactivos y productos tiene un valor constante de equilibrio qumico (Keq). Para cualquier reaccin: aA + bB cC + dD

K = Cte. de cada reaccin en equilibrio.

Q = valor que disminuye durante la reaccin hasta que permanece constante al equilibrio, relacin antes del equilibrio.Las letras entre corchetes indican concentracin molar de reactivo o producto y los exponentes son los coeficientes estequiomtricos respectivos en la reaccin. De acuerdo con estas expresiones matemticas: 1. Si K < 1, entonces la reaccin es muy reversible y se dice que se encuentra desplazada a la izquierda. 1. Si K = 1, es una reaccin en la que se obtiene 50% de reactivos y 50% de productos. 1. Si K > 1, la reaccin tiene un rendimiento alto y se dice que esta desplazada a la derecha. Si se utiliza Q se sabe que: 1. Si Q < K: la reaccin se lleva a cabo hacia los productos (derecha), y Q va a aumentar hasta llegar a K, donde se vuelve constante. 1. Si Q > K: la relacin entre productos y reactivos es muy grande, entonces los productos se convierten en reactivos y la reaccin se lleva a cabo en sentido contrario (izquierda, pero en menor cantidad). 1. Si Q = K: el sistema se encuentra en equilibrio. (Mallen, 2011)El equilibrio qumico se rige por el principio de LeChatelier el cual enuncia: Un sistema, sometido a un cambio, se ajusta el sistema de tal manera que se cancela parcialmente el cambio. (Biel, 1998)En esta ecuacin Keq es la constante de equilibrio para la reaccin a una temperatura dada. En el equilibrio, las concentraciones de los reactivos y productos pueden variar, pero el valor de Keq permanece constante si la temperatura no cambia. De esta manera, el valor de la constante de equilibrio a una cierta temperatura nos sirve para predecir el sentido en el que se favorece una reaccin, hacia los reactivos o hacia los productos, por tratarse de una reaccin reversible. Cuando todos los reactivos y productos estn en disolucin, la constante de equilibrio se expresa en concentracin molar [moles/L]. Si se encuentran en fase gaseosa es ms conveniente utilizar presiones parciales (P). Los slidos y los lquidos puros no intervienen en la constante, por considerar que su concentracin permanece constante. Generalmente al valor de la constante no se le agregan unidades. (Mallen, 2011)

Ejemplo:El monxido de carbono puede reaccionar con el vapor de agua, segn: CO(g) + H2O H2(g) + CO2(g) a) Un recipiente cerrado contiene inicialmente 1 mol de CO y 1 mol de H2O. Se calienta hasta conseguir la temperatura de 1000 C. Una vez alcanzado el equilibrio se halla que se han obtenido 0.558 moles de H2 y 0.558 moles de CO2. Calcular Kc.CO(g)H2OH2(g)CO2(g)

Inicialmente 1 mol1 mol----------

Moles que reaccionan0.558 mol 0.558 mol0.558 mol0.558 mol

Equilibrio0.442 mol0.442 mol0.558 mol0.558 mol

Para calcular la constante de equilibrio con respecto de las concentraciones ser: productos entre reactivos. Y se expresar con la frmula:

Al no tener el volumen del recipiente se tomar solamente V para indicar el volumen: se tiene V2 tanto en el numerador como en el denominador por lo tanto no se necesita conocer el volumen y la expresin se desarrolla obteniendo como constante la cual no se expresa con unidades.ConclusionesEl equilibrio Qumico es un importante tema a la hora de entender el comportamiento de las reacciones qumicas y a travs de diversos clculos podramos llegar a conocer la constante de equilibrio qumico y as saber si la reaccin es reversible o irreverente.BIBLIOGRAFA:Dickerson et al, 1992. Principios de qumica. Revert. Espaa.Biel, G. J., 1998 Formalismo y mtodos de la termodinmica, volumen 1 Ed. Revert, EspaaBolaos. C. V. 2002. Qumica analtica cualitativa (Reacciones en solucin). Revert. Espaa.Flogler. H. S. 2008. Elementos de ingeniera de las reacciones qumicas. Revert. Espaa.Mallen, V. M., 2011. Manual de qumica analtica. [Citada Mayo 9, 2015] Universidad Iberoamericana, Mxico. Disponible en: http://www.uia.mx/campus/publicaciones/quimanal/pdf/4equilibrioquimico.pdfMarn S. H. y Prutton, F. C. 1993 principios de fsico qumica. Vigsima edicin Mxico. Massa, A. y Cant M. C., 2011. El equilibrio qumico, I.E.S. Jordi De Sant Jordi, Espaa.