EQUILIBRI QUÍMICEQUILIBRI QUÍMIC

►Reaccions reversibles i irreversiblesReaccions reversibles i irreversibles►Concepte d’equilibriConcepte d’equilibri►Quocient de reaccióQuocient de reacció►Constant d’equilibri (Kc i Kp)Constant d’equilibri (Kc i Kp)►Equilibris homogenis (fase gas)Equilibris homogenis (fase gas)►Equilibris heterogenisEquilibris heterogenis►Energia lliure i constant d’equilibriEnergia lliure i constant d’equilibri►Principi de Le ChatelierPrincipi de Le Chatelier

Reaccions reversibles i irreversiblesReaccions reversibles i irreversibles

► Reacció irreversible: es produeix en un únic sentit Reacció irreversible: es produeix en un únic sentit R -> R -> P P

fins que s’esgota un dels reactius. fins que s’esgota un dels reactius.

► Reacció reversible: es produeix en els dos sentitsReacció reversible: es produeix en els dos sentitsR <=> PR <=> P

Tenim dues reaccions alhora: Tenim dues reaccions alhora: R -> P Reacció directa, amb velocitat vR -> P Reacció directa, amb velocitat vdd

R <- P Reacció inversa, amb velocitat vR <- P Reacció inversa, amb velocitat v ii

fins que vfins que vdd = v = vii,,i les concentracions es mantenen constantsi les concentracions es mantenen constants

Reactiu limitantReactiu limitant

Equilibri dinàmicEquilibri dinàmic

Concepte d’equilibriConcepte d’equilibri

Equilibri

Reacció: A + B C + D

Reactius A i B es van esgotant

Productes C i D es van formant

Inicialment vd > vi, però a mida que els reactius s’esgoten vd a mida que els productes es formen vi Equilibri dinàmic → vi = vd (reactius i productes es formen i consumeixen a igual velocitat).

[A], [B], [C] i [D] són constants, però la reacció

mai s’atura

Quocient de reaccióQuocient de reacció

ba

dc

BA

DCQc

]·[][

]·[][

Reacció reversible: Reacció reversible: a A + b B a A + b B c C + d D c C + d D

Constant d’equilibriConstant d’equilibri

beq

aeq

deq

ceq

BA

DCKc

]·[][

]·[][

Concentracions molars en un moment determinat (mol·L-1).

Adimensional

Ens dóna informació sobre si el procés està en equilibri o com ha d’evolucionar cap a l’equilibri.

Concentracions molars a l’equilibri (mol·L-1).

Adimensional.

És una constant, característica d’un procés a una T determinada

Kc = f (T)

Kc ≠ f (concentracions inicials)

• Qc < Kc → El sistema no es troba a l’equilibri.Evolucionarà cap a la formació de productes.

• Qc = Kc → El sistema es troba a l’equilibri.

• Qc > Kc → El sistema no es troba a l’equilibri.Evolucionarà cap a la formació de reactius.

Equilibris homogenisEquilibris homogenis

Són equilibris on totes les substàncies es troben en fase Són equilibris on totes les substàncies es troben en fase gasosagasosa

► Ex: Ex: En un recipient buit de 5 L s’hi ha col·locat una mescla de En un recipient buit de 5 L s’hi ha col·locat una mescla de nitrogen i hidrogen a 500ºC. En aconseguir-se l’equilibri, nitrogen i hidrogen a 500ºC. En aconseguir-se l’equilibri, s’ha comprovat la presència de 84,28 g de Ns’ha comprovat la presència de 84,28 g de N22, 2,40 g de H, 2,40 g de H22 i i 9,61 g d’amoníac. Calcula el valor de la constant d’equilibri 9,61 g d’amoníac. Calcula el valor de la constant d’equilibri Kc per a la reacció següent a la temperatura donada.Kc per a la reacció següent a la temperatura donada.

NN22 + + 33 H H22 ↔ ↔ 22 NH NH33

Calculem els mols de cada substància a l’equilibri:

84,28 g N2 · 1 mol N2 / 28 g N2 = 3,01 mol N2

4,20 g H2 · 1 mol H2 / 2 g H2 = 2,1 mol H2

9,61 g NH3 · 1 mol NH3 / 17 g NH3 = 3,01 mol NH3

Calculem les concentracions de cada substància a l’equilibri:

[N2] = 3,01 mol N2 / 5 L = 0,602 M N2

[H2] = 2,1 mol H2 / 5 L = 0,420 M H2

[NH3] = 3,01 mol NH3 / 5 L = 0,113 M NH3

Trobem l’expressió de Kc i substituïm les concentracions d’equilibri:

0,28600,602·0,42

0,113]]·[Η[Ν

][ΝΝΚc 3

2

322

23

Constant d’equilibri KpConstant d’equilibri Kp

bB

aA

dD

cC

·PP·PP

Kp

Quan tenim gasos en equilibri és útil expressar la constant d’equilibri en funció de les pressions parcials dels gasos.

Equilibri: a A + b B a A + b B c C + d D c C + d D

Equació dels gasos: P·V = n·R·T → P = n·R·T / V

Pressions parcials:

PA = nA·R·T / V = [A]·R·T PC = nC·R·T / V = [C]·R·T

PB = nB·R·T / V = [B]·R·T PD= nD·R·T / V = [D]·R·T

Kp ≠ f(quantitats inicials)Kp = f (T)

Relació entre Kc i KpRelació entre Kc i Kp

badcba

dc

ba

dc

bB

aA

dD

cC ·(RT)

·[B][A]·[D][C]

·([B]·RT)([A]·RT)·([D]·RT)([C]·RT)

·PP·PP

Kp

Kc

Δn

Kp = Kc·(RT)Δn Kc = Kp·(RT)-Δn

Si Δn = 0 → Kp = Kc