Hacia el concepto de equilibrio químico

Las reacciones químicas: Algunas son completas:

REACTIVOS PRODUCTOS

Algunas son reversibles:

REACTIVOS PRODUCTOS

En las reacciones reversibles:

Los reactivos reaccionan para formar productos

Los productos reaccionan para formar reactivos

Hay presencia de reactivos y productos Se alcanza un equilibrio dinámico, si el

sistema es cerrado y la temperatura constante.

¿Qué es un equilibrio dinámico?

Algunos ejemplos en los que se manifiesta son:

Presión de vapor de un líquido

Fusión y congelación Soluciones saturadas

Revisemos presión de vapor de un líquido:

Líquido en recipiente cerrado y evacuado comienza a evaporarse

Las moléculas de la superficie vencen las fuerzas de atracción y escapan a la fase gas

Ejercen presión en las paredes

Al aumentar la presión aumenta la posibilidad de ser recapturadas por el líquido

A cierta temperatura, la frecuencia de escape y regreso se vuelve constante

La P de vapor es constante

Hay dos procesos opuestos ocurriendo en simultáneo

Consideremos la siguiente reacción:

El N2O4 es incoloro y se descompone a temperatura ambiente:

La reacción que ocurre es la siguiente:

N2O4(g) 2NO2(g)

Luego de un tiempo, la reacción aparentemente se detiene, no vemos más cambios de color.

Se alcanza una condición de equilibrio:

N2O4 (g) 2NO2 (g)

Observemos el proceso:

En la condición de equilibrio:

Observemos:

La concentración de reactivo y producto a medida que aumenta el tiempo

Transcurrido el tiempo t, ¿qué ocurre con ambas?

Estudie el siguiente sistema en equilibrio:

¿En qué tipo de sistemas ocurre?

¿Cómo son las propiedades del sistema?

¿Qué especie o especies se encuentran?

¿Ocurre alguna reacción?

En sistemas cerrados y a temperatura constante

Las propiedades macroscópicas se mantienen constantes

Presencia de reactivos y productos en concentraciones constantes, aunque no necesariamente iguales

Ocurre la reacción directa e inversa simultáneamente

La constante de equilibrio: Para una reacción general:

La composición constante del sistema en equilibrio es caracterizada por la siguiente relación:

[ ] [ ][ ] [ ]

c d

c a bC DKA B

a A + b B c C + d D

Para:N2O4 (g) 2NO2 (g) La constante de equilibrio es:

A determinada temperatura, por ejemplo: Kc para este equilibrio es 0,31 a 35,0 º C

2

2

2 4

[ ][ ]cNO

KN O

Para: H2(g)+ I2(g) 2 HI (g) La constante de equilibrio es:

A determinada temperatura, por ejemplo: Kc para este equilibrio es 50,5 a 448 ºC.

2

2 2

[ ] [ ] [ ]c

HIKH I

Consideremos la siguiente experiencia:Exp

A 100ºC

[N2O4] inicial

(mol/L)

[NO2] inicial

(mol/L)

[N2O4] en equil(mol/L)

[NO2] en equil(mol/L)

Kc

1 0.0 0.0200 0.0014 0.0172

3 0.0200 0.0 0.00452 0.0310

Características de Kc: Sólo para concentraciones en el equilibrio. No depende de las concentraciones iniciales. Sólo incluye las especies acuosas o

gaseosas, pues la demás están integradas en la constante.

Su valor depende de cómo se ajuste la ecuación.

Sólo varía con la temperatura. Es un valor adimensionado.

Bibliografía consultada:

Química La Ciencia Central, novena edición, Brown, Lemay y Bursten, editorial Prentice Hall.

Química, séptima edición, G.William Daub y William S. Seese, editorial Prentice Hall.

Bases termodinámicas del equilibrio químico, Gustavo Laborde. http://materias.unq.edu.ar/qui01/silvina/filminas/equilibrio-qco-

1.ppt#290,1,Diapositiva 1 http://ufq.unq.edu.ar/Docencia-Virtual/FQ-2008/

clases_modulo2_gusp.ppt#370,68,Diapositiva 68