5 Equilibrio Quimico

5. Equilibrio químico

Química (1S, Grado Biología, G12) UAM 2009/10

5. Equilibrio químico

Contenidos
• Equilibrio químico
– Concepto

• Condición de equilibro químico
– Energía libre de Gibbs de
reacción
– Cociente de reacción
– Constante de equilibrio
termodinámica

• La constante de equilibrio
– Significado del valor numérico
de K
– Relación entre K y la
estequiometría
– Evolución hacia elequilibrio
– Equilibrios homogéneos:
disoluciones, gases
– Equilibrios heterogéneos

• Dependencia de la temperatura
– Ecuación de Van’t Hof

• Perturbaciones del equilibrio
–
–

Principio de Le Châtelier
Efectos de los cambios de
concentración
– Efectos de los cambios de
volumen o presión
– Efectos de la temperatura

• Cálculos de equilibrios

Bibliografía recomendada
• Petrucci: QuímicaGeneral, 8ª edición. R. H. Petrucci, W. S. Harwood,
F. G. Herring, (Prentice Hall, Madrid, 2003).
–

Secciones 16.1, 16.3, 16.4, 16.5, 16.6, 16.7, 20.6

Equilibrio químico

Química (1S, Grado Biología, G12) UAM 2009/10

5. Equilibrio químico

Equilibrio químico
• A escala macroscópica:
– Las concentraciones de todos los reactivos y los productos de una
reacción permaneces estables con el tiempo(equilibrio termodinámico)

• A escala microscópica o molecular:
– Las reacciones globales directa e inversa se están produciendo
constantemente y en igual medida (equilibrio dinámico)

[Lectura: Petrucci 16.1]

Equilibrio químico
CO ( g )  2 H 2 ( g ) ƒ

tiempo

0
0,1000
0,1000
exp. 2

[CO]eq

[H2]eq

[CH3OH]eq

0,0911 0,0822 0,00892
0,0753 0,151 0,0247
0,138
0,176 0,0620

tiempo

exp. 3

¿Qué tienenen común
estos tres
puntos de
equilibrio?

equilibrio químico

[CH3OH]

conc. molar

0,1000 0,1000
0
0
0,1000 0,1000

exp. 1

conc. molar

[H2]

conc. molar

1
2
3

[CO]

equilibrio químico

exper.

puntos de equilibrio
(conc. de equilibrio, M)

equilibrio químico

puntos iniciales
(conc. iniciales, M)

CH 3OH ( g )

tiempo

Equilibrio químico
• Punto de equilibrio de una reacción a una T dada:
–caracterizado por unas concentraciones de reactivos y productos, que
permanecen constantes en el tiempo

• Las concentraciones de equilibrio no son únicas
– Existen muchos puntos de equilibrio de una reacción a una T dada
– Cada punto inicial conduce a un punto de equilibrio

• ¿Qué tienen en común todos los puntos de equilibrio de una reacción
a una T dada?

[Lectura: Petrucci 16.1]

Condiciónde
equilibrio químico

Química (1S, Grado Biología, G12) UAM 2009/10

5. Equilibrio químico

Energía libre de Gibbs de reacción
aA  bB  L ƒ
reactivos y productos en
un punto de la reacción
(no estándar)

GT

gG  hH  L

reactivos y productos en
condiciones estándar



G

0
T



cociente de reacción
termodinámico de la
mezcla de reacción

RT ln Q

[Lectura: Petrucci 20.6]

Cociente dereacción (termodinámico estándar)
aA  bB  L ƒ
g

gG  hH  L
h

GT  GT0  RT ln Q

i

 [G ]  [ H ]  pI
 0 L
 [G ]0  [ H ]
0
pI 

 


Q
c
a
b
 [ A]  [ B ]  pC
 0 L
 [ A]0  [ B ]
0

 

 pC

A, B, G, H: solutos y disolventes líquidos
C, I: gases
no aparecen: sólidos y líquidos puros

Q no tiene unidades y sólo depende de las
concentraciones y las presionesparciales

Recordando las elecciones que se han hecho de estados estándar (Tema 3), se
presentan los siguientes casos:

soluto:

[ A]0  1 M

[ A] / [ A]0  [ A] / M

gas:

pI0  1 bar  1 atm

pI / pI0  pI / bar  pI / atm

disolvente:

[ D]  [ D puro]  [ D]0

[ D] / [ D]0  1

La expresión totalmente rigurosa lleva actividades en lugar de
molaridades y fugacidades en lugar de presiones parciales[Lectura: Petrucci 16.3]

Cociente de reacción (termodinámico estándar)
aA  bB  L ƒ

gG  hH  L

GT  GT0  RT ln Q

[G ] / M   [ H ] / M   pI / bar  L

Q
a
b
c
[
A
]
/
M
[
B
]
/
M
p
/
bar

 
  C
 L
g

Expresión tradicional

[G ]g [ H ]h pIi L
Q
[ A]a [ B]b pCc L

h

i

A, B, G, H: solutos líquidos, concentraciones molares
(sin las unidades)
C, I: gases, presiones parciales en...