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Equilibrio quimico

Equilibrio Químico• El estudio de las reacciones químicas no pueden basarse

solamente en la estequiometria, ya que muchas reacciones son reversibles y no reaccionan completamente.

• N2 + 3 H2 2 NH3• Se obtendrá una cantidad menor a dos moles de

amoníaco.• La reacción depende de manera compleja de un cierto

número de condiciones de reacción: – Concentración de cada componente.– Temperatura– Presión– Tiempo , etc

Reaccione reversibles

• Una reacción es reversible cuando prosigue a la derecha o a la izquierda, variando oportunamente las condiciones de reacción.

• Procede hacia la derecha en la celda de Daniell• Si se aplica una fuerza electromotriz mayor procede a la

izquierda.• En estas condiciones de equilibrio, una pequeña

variación de la f.e.m. en oposición causa una inversión de la dirección de la reacción química.

Energía libre y equilibrio químico• La fuerza que hace proceder una reacción química que se

realiza a temperatura y presión constante puede ser descrita en términos de desplazamiento del sistema de equilibrio, sirviéndose de una magnitud conocida como energía libre:

• E = ; GAS• E = ; líquido o sólidos puros• E = ; mol de sustancia en disolución• a= actividad; R= constante universal de los gases;

T=temperatura absoluta; • , no depende solo de la naturaleza de la sustancia, sino

también de su estado de agregación, de la naturaleza y de la cantidad de todos los otros componentes presentes en disolución, incluso del solvente.

Energía libre y equilibrio químico

• ∆E= -; la reacción tiende a proceder espontáneamente.

• ∆E= 0; la reacción está al estado de equilibrio.• ∆E= + la reacción tiende a proceder en sentido

inverso

Energía libre y constante de equilibrio• aA+bB+ …….. pP+qQ + ………..

• ∆E= (pEP+qEQ +….)-(aEA+bEB+ ……)• ∆E= ( + +…..) – ( + +……..)• ∆E= • ∆= • ∆E= ∆ al equilibrio ∆E= 0• - ∆= • = K= , K = constante de equilibrio

• K> cociente de las actividades– La reacción tiende a proceder expontáneamente.

• K=cociente de las actividades– La reacción está al equilibrio

• K< cociente de las actividades– La reacción tiende a proceder en sentido inverso.

• aA= [A].ɣA• ɣA = coeficiente de actividad, varía con la composición total de la disolución, en disoluciones

diluidas se aproxima a la unidad, la actividad coincide numéricamente con la concentración

• K=

Expresión del equilibrio para varios tipos de reacciones

• A) Disociación del agua• 2 H2O ↔H3

• Kw = [H3] []• B) Disociación del amoníaco• NH3+ H2O ↔ • Kb=• C) Disociación de ácido carbónico• H2CO3 + H2O ↔ H3

• + H2O ↔ H3

• K1= • K2=

Expresión del equilibrio para varios tipos de reacciones

• Formación de complejos

• • Solubilidad del cromato de plata• Ag2CrO4(s) 2+ • Ks = • Reacción de oxido reducción• • K =

Factores que influencian la constante de equilibrio

• EFECTO DEL pH• K depende de la composición de la disolución• Para disoluciones electrolíticas, el parámetro más importante que influye en K es

la fuerza iónica.• EFECTO DE LA TEMPERATURA• Si estamos frente a una reacción endotérmica, es decir una reacción que se

produce luego de absorber energía térmica. Si las condiciones son alteradas proporcionando energía térmica mediante aumento de la temperatura, la reacción ocurre hacia la derecha en mayor medida.

• EFECTO DE LOS SOLVENTES• En la mayoría de las reacciones que ocurren es en medio del agua, que se

caracteriza por su constante dieléctrica alta (78,5 a 25°C) en relación al alcohol etílico que es 24,3 y del eter etílico que es 4,2.

• Cuanto más alta es la constante dieléctrica de un solvente, tanto más fácil resulta la separación de os iones.

Aplicaciones del concepto de actividad

• aA= CA.ɣA

aA + bB ⇄ cC + dD• K= x • K = k

Fuerza iónica de una disolución• µ= • - logɣi = • A =0,51; B= 3,3x

Electrolitos y No Electrolitos

• En general las sustancias químicas se clasifican según si conducen o no la corriente eléctrica en :

• Electrolitos fuertes • Electrolitos débiles • No electrolitos

DISOLUCIONES ACUOSAS DE ELECTROLITOS

• Al disolver en agua:• Cloruro de sodio, NaCl• Cloruro de magnesio, MgCl2• Ácido clorhídrico, HCl• Hidróxido de sodio, NaOH y otros hidróxidos• Ácido acético, CH3 COOH, • Amoniaco, NH3 etc.

ELECTROLITOS FUERTES

• Se disocian totalmente • Conducen muy bien la electricidad, debido a la

gran cantidad de iones que dejan en solución.• Ejs. Compuestos iónicos: sales, hidróxidos• Compuestos covalentes: ácidos

ELECTROLITOS FUERTES

• NaCl ⇆Na+ (ac) + Cl- (ac) • MgCl2 ⇆ Mg2+ (ac) + 2 Cl- (ac) • HCl + H2 O ⇆ H3 O+ (ac) + Cl- (ac)• NaOH ⇆ Na+ (ac) + OH- (ac)• Ba(OH)2 ⇆ Ba+2 (ac) + 2 OH- (ac)

ELECTROLITOS DÉBILES

• Se disocian parcialmente• Conducen un pequeño flujo de corriente,

debido a la pequeña cantidad de iones que dejan en solución

• Ejs. ácidos y bases débiles

ELECTROLITOS DÉBILES

• El ácido acético:• CH3 COOH + H2 O ⇆ CH3 COO- + H3 O+• HAc + H2 O ⇆ Ac - + H3 O+• El Amoniaco :• NH3 + H2 O ⇆ NH4+ + OH-

NO ELECTROLITOS

• No conducen la electricidad, debido a que sus soluciones no dejan iones en solución.

• Ejs. Etanol, C2 H5 OH, azúcar, C12 H22 O11