Equilibrio Quimico 2015-1

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  • 8/17/2019 Equilibrio Quimico 2015-1

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    Prof. Marisabel Vivas Morales

    Química General II

    Semestre 2015 1

    Universidad Nacional Experimental del Táchira

    Departamento de Química

    EQUILIBRIO Q UÍMICO

    1

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    Equilibrio

    Mecánico   TérmicoMaterial

    QuímicoFísicoReacciones

    Químicas

    1 2  /   0 1  /  2  0 1  6 

     0  5 :  5 7  p.m.

    2

    http://www.quimicaweb.net/grupo_trabajo_fyq3/tema6/imagenes/quimica.jpghttp://www.quimicaweb.net/grupo_trabajo_fyq3/tema6/imagenes/quimica.jpghttp://www.quimicaweb.net/grupo_trabajo_fyq3/tema6/imagenes/quimica.jpghttp://images.google.co.ve/imgres?imgurl=http://www.catedu.es/cienciaragon/images/stories/secciones/reaccquimica.jpg&imgrefurl=http://www.catedu.es/cienciaragon/index.php?option=com_content&task=view&id=24&Itemid=44&usg=__q2TNel9a0kim1ltiVHqNPyKUvFk=&h=298&w=232&sz=13&hl=es&start=3&um=1&tbnid=qed8ElfACZKKpM:&tbnh=116&tbnw=90&prev=/images?q=reacci%C3%B3n+quimica&hl=es&rlz=1T4GZEZ_esVE330VE330&um=1http://images.google.co.ve/imgres?imgurl=http://www.catedu.es/cienciaragon/images/stories/secciones/reaccquimica.jpg&imgrefurl=http://www.catedu.es/cienciaragon/index.php?option=com_content&task=view&id=24&Itemid=44&usg=__q2TNel9a0kim1ltiVHqNPyKUvFk=&h=298&w=232&sz=13&hl=es&start=3&um=1&tbnid=qed8ElfACZKKpM:&tbnh=116&tbnw=90&prev=/images?q=reacci%C3%B3n+quimica&hl=es&rlz=1T4GZEZ_esVE330VE330&um=1

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    Reacción uímica

    Reacción Irreversible.

    Reacciones que ocurren solamente en una dirección.

    2 HCl + Zn ZnCl2 + H2 (g)

    C3H8 + 5 O2 3 CO2 + 4H2O (g)

    1 2  /   0 1  /  2  0 1  6 1 7 :  5 7 

    3

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    Reacción Química

    Reacción Reversible.

    Reacciones que pueden ocurrir en ambas direcciones; es decir, no sólo los

    reactivos se pueden convertir en productos sino que estos últimos puedendescomponerse en las sustancias originales.

    CuSO4 + 5H2O CuSO4.5H2O (s)

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

    1 2  /   0 1  /  2  0 1  6 1 

    7 :  5 7 

    4

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    N2O4 (g) 2 NO2 (g)

    Equilibrio Químico 1 2  /   0 1  /  2  0 1  6 1 7 :  5 7 

    5N2O4(g)   2NO2(g)N2O4(g) 2NO2(g)N2O4(g

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    1 2  /   0 1  /  2  0 1  6 

    1 7 :  5 7 

    N2O4 (g) 2 NO2 (g)

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      A partir de un momento dado las concentraciones de reactivos yproductos permanecen constantes en el tiempo.

    No se consume completamente ningún reactivo.

     Cuando las concentraciones permanecen constantes decimos que se haalcanzado Equilibrio Químico.

    Importante.

    Condición en la cual la concentración de todos los reactivos y los productos deja 

    de cambiar con el tiempo, que se establece cuando están ocurriendo dos

    reacciones opuestas con la misma velocidad.

    Equilibrio Químico

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     y 

    Equilibrio Dinámico

    Equilibrio Químico

    N2O4 (g) 2 NO2 (g)

    2 NO2 (g) N2O4 (g)

    N2O4 (g) 2 NO2 (g)

    En el equilibrio químico se cumplen las siguientes condiciones:

    Velocidad de Reacción Concentraciones

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    ¿Como Expresarlo?

    Existe una relación entre las

    concentraciones de equilibrio de los reactivos

    y productos.

    Esta relación proporciona un valor  

    constante.

    Para el caso de la reacción de tetraoxido

    de nitrógeno.

    Constante de Equilibrio

    1 2  /   0 1  /  2  0 1  6 1 

    7 :  5 7 

    3

    42

    2

    2 1063,4     xO N 

     NO K 

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    Constante de Equilibrio

    ba

    d c

     B A

     DC  Kc 

    a A + b B c C + d D

    Donde:

    • a, b, c y d son los coeficientes estequiométricos de la reacción.•  A, B, C y D son las sustancias químicas involucradas en la reacción.• Los corchetes indican concentraciones molares de reactivos y productos, expresadas

    como mol/L.

    • Kc es la constante de equilibrio

    Ley de Acción de

    Masas.

    DEPENDE de:

    • Temperatura

    • Estequiometria

    NO DEPENDE de:

    • Concentraciones iniciales de

    los reactivos

    • Sustancias inertes

    1 2  /   0 1  /  2  0 1  6 1 7 :  5 7 

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    EjemploEscriba la expresión matemática para la constante de los

    siguientes equilibrios:

    1.- N2 (g) + 3 H2 (g) NH3 (g)

    2.- PCl5 (g) PCl3 (g) + Cl2 (g)

    3.- NH3 (g) + O2 (g) NO2 (g) + H2O (g)

    1 2  /   0 1  /  2  0 1  6 1 7 :  5 7 

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    Es importante siempre asociar la constante de equilibrio con una ecuación

    química definida.

    2

    2

    2

    2

    31

    OSO

    SO K  

    )(32

     g SO

    )(2)(22

     g  g   OSO  

    )(2)(22

     g  g   OSO   )(32  g SO  

    23

    2

    2

    22

    SO

    OSO K  

    )(2)(2  24

     g  g   OSO  

      )(34

     g SO  

    224

    2

    4

    33

    OSO

    SO K  

    La constante de equilibrio debe calcularse a partir de la ecuación

    balanceada con los coeficientes estequimétricos más pequeños, con

    la finalidad de fijar criterios homogéneos para su uso.

    1.- El sentido en el que se escribe la reacción es arbitrario:

    1

    2

    1

     K 

     K   

    2.- Si se balancea la ecuación de forma diferente:

    2

    13   K  K  

    1 2  /   0 1  /  2  0 1  6 1 

    7 :  5 7 

    12

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    3.- Si debe aplicar un procedimiento similar a la Ley de Hess:

    A + B C + D

    C + D E + F

    A + B E + F

     B A

     DC  K   

    1

     DC 

     F  E  K   

    2

     B A

     F  E  K   

    3

    Entonces:213   K  K  K   

    Ejemplo:

    1 2  /   0 1  /  2  0 1  6 1 7 :  5 7 

    Dados los siguientes datos:

    SO2(g) O2(g) + S(s) Kc = 2.5 x 10-53

    SO3(g) 1/2O2(g) + SO2(g) Kc = 4.0 x 10-13

    Calcula Kc para la siguiente reacción:

    2S(s) + 3O2(g) 2SO3(g)

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    Equilibrio Homogéneo

    42

    22

    O N 

     NO Kc 

     Kc Kp 

    Reacciones en las cuales todas las especies reactivas se encuentran en

    la misma fase

    N2O4 (g) 2NO2 (g)

    gases

    42

    2

    2

    O N 

     NO

     P 

     P  Kp 

    Existe alguna relación entre ellas?

    En función de las

    concentraciones

    molares

    En función delas presiones

    parciales de

    cada gas.

    1 2  /   0 1  /  2  0 1  6 1 7 :  5 7 

    1

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    y además

    Sustituyendo la Presión en la ecuación de Kp

    Relación entre Kc y Kp

      n RT  Kc Kp   Con

    Δn = b

     –a.

    moles de productos gaseosos  – moles de reactivos gaseosos

    concentraciones molares Presiones parciales Gas Ideal

    ab

     A B Kc    a

     A

    b

     B

     P  P  Kp 

    V  

    nRT  P 

    nRT  PV  

      aba

     A

    b

     B

    a

     A

    b

     B

     RT 

    V n

    n

    V TRn

    TRn

     Kp 

        

     

      

     

        

     

      

     

     

        na

    b

     RT 

     A

     B Kp

     

    aA (g) bB(g)

    1 2  /   0 1  /  2  0 1  6 1 7 :  5 7 

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    Ejemplo

    Se lleva a cabo la siguiente reacción observando que al alcanzarse el

    equilibrio existen el reactor de 23L, que esta a 950K, 5 mol de NO2 y 1,5mol de N2O4. Calcular los valores de Kc y Kp.

    Se lleva a cabo la siguiente reacción observando que al alcanzarse el

    equilibrio existen el reactor a una presión total de 5,38 atm: 0,753 mol deCO, 1,506 mol de H2 y 0,247 mol de CH3OH. Calcular el valor de Kp.

    CO (g) + 2 H2 (g) CH3OH (g)

    1 2  /   0 1  /  2  0 1  6 1 

    7 :  5 7 

    1

    La presión de 10atm y temperatura de 1482,53K, lacomposición de equilibrio del vapor de sodio es: 71.30% enpeso de monómero y 28.70% de dímero. Calcular Kp parala reacción en las condiciones dadas.

    2 Na(g) Na2(g)

    N2O4 (g)2NO2 (g)  

    ilib i é

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    Reacciones reversible en las cuales intervienen reactivos y productos

    en distintas fases.

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

    Equilibrio Heterogéneo

    3

    2,

    CaCO

    COCaO Kc  

    La concentración de un sólido o líquido puro es constante a una T determinada

      2,3 CO Kc Kc

    CaO

    CaCO

    En General:

    Si un sólido puro o un líquido puro

    participa en un equilibrio heterogéneo,

    su concentración se considera como

    constante y no se incluye en la

    expresión de equilibrio para lareacción.

    A pesar de no aparecer en la expresión de

    equilibrio los sólidos y líquidos deben

    estar presentes para que se establezcael equilibrio.

    1 2  /   0 1  /  2  0 1  6 1 

    7 :  5 7 

    1

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    Escriba la expresión de la constante de equilibrio Kc y Kp, asícomo la relación entre ellas si es el caso, para cada una de las

    siguientes reacciones:

    1. CH4(g) + 2 H2S (g) CS2(g) + 4 H2(g)

    2. Ca(OH)2(ac) + CO2(g) CaCO3(s) + H2O(l)

    3. NH3 (ac) + H2O(l) NH4+(ac) + OH-(ac)

    4. 2 NaHCO3(s) Na2CO3(s) + CO2(g) + H2O(g)

    5. Cu(s) + Cl2 (g) CuCl2 (s)

    Ejemplo: 1 2  /   0 1  /  2  0 1  6 1 7 :  5 7 

    18

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    ¿Que información proporciona laConstante de equilibrio?

    1.- Significado del valor numérico de Kc

      el producto de lasconcentraciones de los productos sonmayores que las de los reactivos.

      el producto de la

    concentración de los productos sonmenores que la de los reactivos.

      el producto de lasconcentraciones de los productos soniguales a los de las reactivos.

      la reacción indirecta

    apenas transcurre solo existenproductos y cantidades muy pequeñas dereactivos.

      la reacción directa apenastranscurre solo existen los reactivos ycantidades muy pequeñas de productos.

    1 Kc

    1 Kc

    1 Kc

    1 Kc

    1 Kc

    1 2  /   0 1  /  2  0 1  6 1 

    7 :  5 7 

  • 8/17/2019 Equilibrio Quimico 2015-1

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    2.- Predice la dirección en la que procederá una mezcla de reacción

    para alcanzar el equilibrio.

    CO (g) + 2 H2 (g)

    CH3OH (g) Si se comienza con los reactivos

    Si se comienza con los productos

    1 2  /   0 1  /  2  0 1  6 1 7 :  5 7 

    La reacción procede hacia laizquierda

    La reacción procede hacia la derecha

    Si se comienza con una mezcla de reactivos y productos.

  • 8/17/2019 Equilibrio Quimico 2015-1

    21/42

    Mediante el Cociente de Reacción Qc, sustituyendo en la ecuación de equilibrio las

    concentraciones iniciales de reactivos y productos; y comparando con Kc, puede

    obtenerse el sentido de la reacción.

    22

    3

    inicial  H CO

    OH CH Qc

    inicial 

    inicial  

    22

    3

    equil equil 

    equil 

     H CO

    OH CH  Kc 

    1 2  /   0 1  /  2  0 1  6 1 7 :  5 7 

    Cociente de Reacción

    Q > Kc la reacción procede hacia laizquierda, Formación de Reactivos.

    Q < Kc la reacción procede hacia laderecha, Formación de Productos

    EquilibrioQc

     Kc Qc

     KcQc   Kc

    KcQ = 0

    (solo reactivos)

    Q =∞

    (solo Productos)

    Aumento de Q 

  • 8/17/2019 Equilibrio Quimico 2015-1

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    3.- Permite calcular las concentraciones de reactivos y

    productos una vez alcanzado el equilibrio

    1.- Expresar las concentraciones en el equilibrio en función delas concentraciones iníciales y de una variable “X”.

    X es el Cambio de Concentración.

    2.- Escribir la expresión de Kc en términos de las

    concentraciones en el equilibrio.Como se conoce el valor de Kc se despeja el valor de “X”

    3.- Conocido el valor de x se pueden calcular las

    Concentraciones de todas las especien una vez alcanzado elequilibrio.

    1 2  /   0 1  /  2  0 1  6 1 7 

    :  5 7 

    22

  • 8/17/2019 Equilibrio Quimico 2015-1

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    x = Cambio de Concentración

    En un recipiente de 5 L a 200 °C, entran 3 moles de nitrógeno y 4 de oxígeno y seespera hasta que se alcance el equilibrio según la reacción. Kc = 0,1

    2 NO (g)N2 (g) + O2 (g)

    Inicial (mol) 3 4 0

    Cambio (mol) - x - x 2 x

    Equilibrio (mol) 3 - x 4 - x 2 x

    22

    2

    O N 

     NO Kc 

    Estequiometria

    Sustituyendo las concentraciones

    al equilibrio en la expresión de la

    constante de equilibrio

     

     

    5

    4

    5

    3

    52

    1,0

    2

     x x

     x

     Kc

     

    M = mol/L

    resolviendo la ecuación cuadrática

     para calcular el valor de x

    4722,0 xlas concentraciones al equilibrio son:

    Moles Molaridad

    NO 2 x = 0,94 mol 0,188 M

    N2 3 – x = 2,53 mol 0,506 M

    O2 4- x = 3,53 mol 0,706 M

     

    3

    4

    1 2  /   0 1  /  2  0 1  6 1 

    7 :  5 7 

    23

  • 8/17/2019 Equilibrio Quimico 2015-1

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    ProblemasLa Kp correspondiente a la reacción

    Fe3O4 (s) + CO (g) 3 FeO (s) + CO2 (g) es 1,15 a 600°C.

    Si la mezcla constituida inicialmente por 1 mol de Fe3O4, 2 moles de CO, 0,5 moles deFeO y 0,3 moles de CO2 fuese calentada hasta 600°C a la presión total constante de 5atm, ¿Cuál sería la cantidad en moles de cada sustancia en el equilibrio?.

    La constante de equilibrio para la reacción es Kp = 1,05 a 250°C

    PCl5 (g) PCl3 (g) + Cl2 (g)La reacción se inicia con una mezcla de PCl5 ,PCl3 y Cl2 cuyas presiones son 0,2 atm;

    0,2 atm y 0,1 atm respectivamente a 250   °C. ¿Está la mezcla en equilibrio? Si no lo está,cuando se alcance cuales presiones habrán disminuido y cuales aumentado. Calcule sus

    valores.

    La constante de equilibrio Kc es igual a 2,00 a 300°C para la siguiente reacción

    N2 (g) + 3 H2 (g) 2 NH3 (g)

    Se introduce una cierta cantidad de NH3, en un recipiente de 1,0L a 300°C. Cuando sealcanza el equilibrio se encontró que el recipiente contenía 2,00 moles de N2. ¿Cuántos

    moles de NH3 se colocaron originalmente en el recipiente?

    1 2  /   0 1  /  2  0 1  6 1 

    7 :  5 7 

  • 8/17/2019 Equilibrio Quimico 2015-1

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    Pueden presentarse Diferentes Casos…

    1) Dato = Kc.

    2) Dato = moles de algún compuesto3) Dato = moles totales

    4) Dato = presión parcial de algún compuesto.

    5) Dato = presión total6) Dato = concentración de algún compuesto

    7) Dato = gramos de algún compuesto

    8) Dato = grado de disociación ()

    inicialesmoles

    disociadosmoles 

    Relación entre los moles de la sustancia descompuesta y los

    moles iníciales de la misma. Es la fracción que se disocia por

    cada mol

    1 2  /   0 1  /  2  0 1  6 1 7 

    :  5 7 

    E í Lib C t t d E ilib i

  • 8/17/2019 Equilibrio Quimico 2015-1

    26/42

    Energía Libre y Constante de Equilibrio

    S T  H G  

    ΔG < 0 Reacción espontánea en sentido directo

    ΔG = 0 El sistema esta en equilibrio.

    ΔG > 0 Reacción no espontánea.

    Debe aportarse trabajo para que

    ocurra. Es espontánea en el sentido inverso.

    Energía Libre Estándar de Reacción: es el cambio de energía libre en una

    reacción cuando se lleva a cabo en condiciones estándar

    reactivoso

     f   productoso

     f  

    o GmGnG    

    a A + b B c C + d D

    T = 25°C

    1 2  /   0 1  /  2  0 1  6 1 

    7 :  5 7 

    2

    E í Lib C t t d E ilib i

  • 8/17/2019 Equilibrio Quimico 2015-1

    27/42

    1 2  /   0 1  /  2  0 1  6 1 

    7 :  5 7 

    Energía Libre y Constante de EquilibrioUna reacción química tiene una tendencia espontanea hacia el equilibrio que es

    medida por su energía libre (∆G), la cual representa la cantidad de energía disponible

    para realizar trabajo.

    Donde:

    R = constante de los gasesideales (8,314J/K mol)

    T = temperatura absoluta. (K)

    Q = e reacción.

     LnQT  RGG     0

    27

     Al pasar de reactivos a productos, Q

    aumenta y ∆G también hasta que sehace cero.

    Si ∆G < 0   ReacciónDe forma

    Espontánea.

    Energía Libre y Constante de Equilibrio

  • 8/17/2019 Equilibrio Quimico 2015-1

    28/42

    Energía Libre y Constante de Equilibrio

     LnQcT  RGG     0

    Para un sistema que se encuentra en equilibrio  0G

    Qc K  

     LnK T  RG     00

     LnK T  RG     0  ΔG0 negativo: K > 1

    ΔG0 cero: K = 1

    ΔG0 positivo: K < 1

    Sustituyendo

     RT G

    e K 0

    Despejando el valor de K

    Para gases las concentraciones se

    expresan en atm y para soluciones

    en Molaridad.

    1 2  /   0 1  /  2  0 1  6 1 

    7 :  5 7 

  • 8/17/2019 Equilibrio Quimico 2015-1

    29/42

    Energía Libre y Constante de Equilibrio

     RT G

    e K 0

    Para la descomposición del 2-propanol para formar acetona e hidrógeno

    (CH3)2CHOH (g) (CH3)2CO (g) + H2(g)

    La constante de equilibrio es 0,444 a 452°C. Es espontanea esta reacción en

    condiciones estándar? Sera espontanea la reacción cuando las presiones

    parciales del 2-propanol, acetona e hidrógeno sean 1,0; 0,1 y 0,1,

    respectivamente?

    Ejemplo:

    1 2  /   0 1  /  2  0 1  6 1 

    7 :  5 7 

    29

  • 8/17/2019 Equilibrio Quimico 2015-1

    30/42

    Principio de Le Chatelier

    Si un sistema químico en equil ibr io se somete a cualquier

    cambio que modif ique la condición de equi l ibri o, elsistema se desplaza (reacciona) en la dirección que

    contrarreste el efecto del cambio, hasta alcanzar una

    nueva condición de equi l ibrio.

    Estos cambios se refieren a :

    Cambios de concentración

    Cambio de Presión o Volumen

    Cambio de Temperatura

    1 2  /   0 1  /  2  0 1  6 

    1 7 :  5 7 

    30

  • 8/17/2019 Equilibrio Quimico 2015-1

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    Sistema Químico en equilibrio + una sustancia (reactivo o producto).

    la reacción se desplaza para restablecer el equilibrio consumiendoparte de la sustancia adicionada.

    Cambios de Concentración

    Ejemplo:

    1 2  /   0 1  /  2  0 1  6 1 

    7 :  5 7 

    A 720°C K = 2,37 x 10-3. Las concentraciones al equilibrio N2 = 0,683 M, H2 =8,8 M y NH3 = 1,05 M. Se añade amoniaco hasta 3,65M. Que sucede en la

    reacción.

    Según el principio de Le Chatelier

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

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

  • 8/17/2019 Equilibrio Quimico 2015-1

    32/42

    Cambios de Presión y VolumenT = ctte

    Sólid os y Líqu id os 

    redu ce el número de

    mo les d el gas 

    Presión 

    Generalmente un cambio de Presión

    no afecta el equilibrio

    La Presión se puede modificar de tres formas

    1.- Añadiendo o Extrayendo un reactivo gaseoso 

    efecto de cambiarla concentración.

    2.- Añadiendo al sistema un gas inerte sin cambiar el volumen

    3.- Cambiando el Volumen del sistema.

    Si

    V =

    P

    Si V = P

    Si se reduce el Volumen el

    sistema responderá

    desplazando su posición

    de equilibrio a fin de

    reducir la presión

    Gases 

    1 2  /   0 1  /  2  0 1  6 1 

    7 :  5 7 

    Cambios de Presión y Volumen

  • 8/17/2019 Equilibrio Quimico 2015-1

    33/42

    Según el principio de

    Le Chatelier

      Cambios de Presión y Volumen

    T = ctteLa reduc ción del volum en de

    un mezcla gaseosa en

    equi l ibr io 

    reduc e el número de

    mo les del gas 

    Si se reduce el

    V2 = V1/2,las concentraciones de

    reactivos en el

    sistema aumentan el

    doble lo cual afecta el

    equilibrio

    Ejemplo:

    1 2  /   0 1  /  2  0 

    1  6 1 7 :  5 7 

    33

    2

    2

    2

    2

    22

    2

    3 1062,2

    2414,00814,0

    00544,0     x

     H  N 

     NH Qc

    Qc < Kc

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

    A 472°C K = 0,105. las concentraciones al equilibrio N2 = 0,0402 M, H2 =

    0,1207 M y NH3 = 0,00272M. Que sucede si el volumen se reduce a la

    mitad.

  • 8/17/2019 Equilibrio Quimico 2015-1

    34/42

    Puede modificarse la presión del sistema sin

    cambiar el volumen agregando un gasinerte como He

    La presencia de un gasinerte no altera el

    equilibrio

    Aumenta la presión total del sistema pero laspresiones parciales permanecen constantes.

    2.- Añadiendo al sistema un gas inerte sin cambiar el volumen

    1 2  /   0 1  /  2  0 1  6 1 7 :  5 7 

    3

    Cambios de Temperatura

  • 8/17/2019 Equilibrio Quimico 2015-1

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    Cambios de Temperatura

     productosCalor reactivos  

    Un cambio de Temperatura afecta el valor de K.

    Cuando la temperatura aumenta el equilibrio se desplaza en el sentido que

    absorbe calor.

    Endotérmica Exotérmica

    Calor  productosreactivos  

    Equilibrio Equilibrio

    1 2  /   0 1  /  2  0 

    1  6 1 7 :  5 7 

    Al calentar Al Calentar

    Kc

    A mayor T KcA menor T

    La reacción procede hacia laizquierda a mayor T

    Kc

    A mayor TKc

    A menor T

    La reacción procede hacia la derechaa mayor T

  • 8/17/2019 Equilibrio Quimico 2015-1

    36/42

    1 2  /   0 1  /  2  0 1  6 1 

    7 :  5 7 

    36

     

    Cambios de Temperatura

    [Co(OH2)6]2+ + 4 Cl- + calor [CoCl4]

    2- + 6 H2O

    Inicio Temperatura Ambiente (mezcla purpura)

    Equilibrio

    0 °C≈ 80

    °C

    Reacción   Reacción

    C t t d ilib i T t

  • 8/17/2019 Equilibrio Quimico 2015-1

    37/42

    Constante de equilibrio y Temperatura 1 2  /   0 1  /  2  0 1  6 1 

    7 :  5 7  LnK T  RG  

      0   ooo S T  H G  

    Considerando que:

    y

    Donde ∆H° y ∆S° de la Temperatura, se deduce que:

     RS 

    T  R H  LnK 

    oo

    Si se consideran 2 temperaturas, con un de K para cada una se tendría que:

     

      

     

    121

    2   11

    T T  R

     H 

     K 

     K  Ln

    o

    Ecuación de Van´t Hoff 

    Ef t d l t li d

  • 8/17/2019 Equilibrio Quimico 2015-1

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    Efecto del catalizador

    Aumenta la velocidad de reacción ya que disminuye energía

    de activación.

    NO afecta el equi l ibrio de la Reacción

    Pero este disminuye Ea de reacción directa e inversa en

    la misma proporción.

    ya que no afecta la

    constante de equi l ibrio

    ni la concentración de

    alguno de los reactivos.

    Sin catali zador la

    reacción tarda más

    tiempo en alcanzar el

    equilibrio.

    1 2  /   0 1  /  2  0 1  6 1 7 :  5 7 

    3

  • 8/17/2019 Equilibrio Quimico 2015-1

    39/42

    1 2  /   0 1  /  2  0 1  6 1 7 :  5 7 

    39

    ProcesoHaber Bosch

    N2 + 3 H2 NH3

  • 8/17/2019 Equilibrio Quimico 2015-1

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    ProblemasSe lleva a cabo una reacción química para eliminar una impureza de un sistema

    que es imposible retirar directamente. Se sabe que el sistema contiene 1,596 molde C; 3,77 atm de D y 0,807 mol de B. Estas cantidades son colocadas en un

    reactor rígido de 80L a 495 ºC y se espera que alcance el equilibrio.

    A(g) + 2B(g) C(g) + 3D(g)

    En este momento se comprueba que se han formado 0,248 atm de A. ¿Quécantidad en moles de D pudo eliminarse del sistema?

    La cantidad de D eliminada es baja y debe aumentarse ya que la norma ambiental

    exige que la concentración sea 0,01 mol/L. Usted debe decidir (justificarlo) cuál de

    estas opciones es posible llevar a cabo para disminuir la concentración de D en el

    sistema q ya está en equilibrio: (realice el cálculo correspondiente). Es posible

    cumplir con la normativa ambiental.

    a) Eliminar A del reactor mediante condensación.

    b) Agregar un catalizador.

    c) Eliminar D mediante cristalización.

    d) Reducir el volumen a la mitad.

    1 2  /   0 1  /  2  0 1  6 1 

    7 :  5 7 

    40

    P bl

  • 8/17/2019 Equilibrio Quimico 2015-1

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    ProblemasEn la reacción de Hierro con vapor de agua se establece el equilibrio

    3Fe(s) + 4H2O(g) Fe3O4(s) + 4H2(g)

    cuyo valor de la constante de equilibrio Kc es 4,6 a 850ºC. ¿Cuál es la concentración de

    agua presente en el equilibrio si la reacción se inicia 6,5g de H2 y un exceso de oxido de

    hierro (Fe3O4(s)), en un recipiente de 15,0L? ¿Cuántos gramos de hierro hay una vez

    alcanzado el equilibrio?

    Si se elimina el hidrógeno del sistema en equilibrio, ¿Qué cantidad de hierro y agua

    quedan en el reactor?

    1 2  /   0 1  /  2  0 1  6 1 7 :  5 7 

    41

    Se busca calcular la constante de equilibrio para la siguiente reacción porque se

    requiere usarla en la producción industrial de acido clorhídrico a partir de cloro y agua.

    Para ello se realiza un experimento colocando en un matraz de 1 L a 300°C 0,3 moles de

    cada reactivo:

    2Cl2(g) + 2H2O(g) 4HCl(g) + O2(g)Durante el experimento se estudió la concentración de agua observando que después

    de 100 min se hace constante en 0,238 mol/L.

    La industria donde pretende producirse el acido clorhídrico cuenta con una cantidad de

    cloro gas (Cl2) igual a 1065 gramos y de agua igual a 216 gramos. Usted debe calcular

    cual es el volumen del reactor utilizado para que se produzcan 385,78 gramos de HCl.

  • 8/17/2019 Equilibrio Quimico 2015-1

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    1 2  /   0 1  /  2  0 1  6 1 

    7 :  5 7