12 Equilibrio Quimico I 11 04 05

Equilibrio químico I

Química General e InorgánicaClase del 11 de abril de 2005

Dr. Pablo Evelson

H2O (l) H2O (g)

Evaporación:

Equilibrio de fases:H2O (l) H2O(g)

Condensación:

H2O (g) H2O (l)

En el equilibrio, la velocidad de evaporación es igual a la velocidad de

condensación.

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

Formación de amoníaco:

Equilibrio químico:

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

Descomposición:

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

En el equilibrio, la velocidad de la reacción directa es igual a la

velocidad de la reacción inversa.

Amoniaco

Nitrógeno

Hidrógeno

Tiempo

Con

cent

raci

ón m

olar

, M

Amoniaco

Hidrógeno

Nitrógeno

Tiempo

Con

cent

raci

ón m

olar

, M

Reactivos Equilibrio Productos

Equilibrio químico

Es un estado de equilibrio dinámico en el cual la velocidad de formación de los productos es igual a la velocidad de

descomposición de éstos a reactivos.

Propiedades del equilibrio químico

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

Descomposición del carbonato de calcio:

Formación del carbonato de calcio:

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

Equilibrio químico:


El equilibrio en los sistemas moleculares es dinámico y es una consecuencia de la

igualdad entre las velocidades de reacciones opuestas.


Un sistema se mueve espontáneamente hacia un estado de equilibrio. Si un

sistema inicialmente en equilibrio es perturbado por algún cambio en su

entorno, reacciona de forma en que se recupera ese equilibrio.


La naturaleza y las propiedades de un estado de equilibrio son las mismas,

independientemente de cómo se haya llegado a él.


La condición de un sistema en equilibrio representa un compromiso entre dos

tendencias opuestas: la tendencia de las moléculas de alcanzar el estado de energía

mínima y la tendencia hacia el caos molecular o entropía máxima.


Definición de la constante de equilibrio

[Cceq [Ddeq

K = [Aaeq [Bbeq

aA + bB cC + dD

•Las concentraciones se expresan en M.

•K está definida para una temperatura dada.

Promedio:

Relaciones entre las constantes de equilibrio

Ecuación química Constante de equilibrio

Definición de la constante de equilibrio

(PC)ceq (PD)d

eq

K = (PA)a

eq (PB)beq

aA + bB cC + dD

• En el caso de gases, las concentraciones se pueden expresar en términos de presión parcial.

Kp = Kc (RT)n

PV = nRT;

P = (n/V)RT = MRT

P = M(RT)

Relación entre KRelación entre Kcc y K y Kpp

kk’K =

k

k’

= k [Aa [Bb

’= k’ [Cc [Dd

aA + bB cC + dD

Reacción directa

Reacción inversaV

eloc

idad

de

reac

ción

Tiempo

Lenta (k’ pequeña)

Rápida (k’ grande)

Lenta (k’ pequeña)

Rápida (k’ grande)

Información que provee la constante de equilibrio

a) Predicción de la dirección de una reacción

b) Extensión de la reacción

c) Cálculo de las concentraciones en el equilibrio

El valor de K indica si el equilibrio está desplazado hacia los productos o hacia los

reactivos.

ReactivosProductos

Reacción Temperatura (K) Kp

La única forma precisa de determinar con exactitud como responderá un equilibrio a las nuevas condiciones es

usar los principios de la termodinámica.

Sin embargo, existe una regla general que se puede utilizar para analizar rápidamente el efecto de las perturbaciones sobre equilibrios químicos.

Se denomina principio de Le Chatelier

Principio de Le ChatelierPrincipio de Le Chatelier

Si un sistema en equilibrio se somete a una tensión o perturbación que cambie

cualquiera de los factores determinantes del equilibrio, el sistema reaccionará para

minimizar el efecto de la perturbación.

El principio de Le Chatelier permite predecir rápidamente la respuesta cualitativa de un

sistema a los distintos cambios.

Factores que afectan el equilibrio químico

•Temperatura

•Presión

•Concentración de productos y reactivos

Se agreganproductos

Se agreganreactivos

Con

cent

raci

ón m

olar

, M

Tiempo

Hidrógeno

Amoniaco

NitrógenoSe

agr

ega

hidr

ógen

o

Se a

greg

aam

onia

co

Efecto de la presión

El sistema evoluciona hacia donde hay menor número de moléculas

N2O4 (g) 2 NO2 (g) H° = + 57 kJ/ mol

K273 = 5,7 K298 = 6,9

N2(g) + O2 (g) 2 NO (g) H° = 181 kJ/ mol

K2000 = 4,1 x 10-4 K2500 = 36 x 10-4

Efecto de la temperatura

• Atkins P.W, Jones L. Química . 3ra edición. Ed Omega. 1999.

Capítulo 13.• Chang R. Química. Ed. MacGraw Hill.1998.

Capítulo 14.

Consultas: [email protected] (Pablo Evelson)

BibliografíaBibliografía

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