Equilibrio Químico

EQUILIBRIO QUÍMICO

¿Qué es un equilibrio químico?

Un equilibrio químico es una reacción que nunca llega a completarse, pues se produce en ambos sentidos (los reactivos forman productos, y a su vez, éstos forman de nuevo reactivos).
Cuando las concentraciones de cada una de las sustancias que intervienen (reactivos o productos) se estabiliza se llega al EQUILIBRIO QUÍMICO.Equilibrio de moléculas Variación de la concentración con el tiempo (H2 + (H2 + I2 2 HI) I2 2 HI)



Constante de equilibrio (Kc)

En una reacción cualquiera:
a A + b B c C + d D
la constante Kc tomará el valor:

Para concentraciones en el equilibrio.
La constante Kc cambia con la temperatura.
¡ATENCIÓN!: Sólo se incluyen las especies gaseosasy/o en disolución. Las especies en estado sólido o líquido tienen concentración constante y por tanto, se integran en la constante de equilibrio.

En la reacción anterior:
H2(g)+ I2(g) ↔ 2 HI (g)

El valor de KC, dada su expresión, depende de cómo se ajuste la reacción.
Es decir, si la reacción anterior la hubiéramos ajustado como: ½ H2(g) + ½ I2(g) = HI (g), la constante valdría la raízcuadrada de la anterior.

Ejercicio A: Escribir las expresiones de KC para los siguientes equilibrios químicos:

a) N2O4(g) ↔ 2 NO2(g);
b) 2 NO(g) + Cl2(g) ↔ 2 NOCl(g);
c) CaCO3(s) ↔ CaO(s) + CO2(g);
d) 2 NaHCO3(s) ↔ Na2CO3(s) + H2O(g) + CO2(g).

a)
b)
c)
d)
Significado del valor de Kc








Ejemplo: En un recipiente de 10 litros se
introduce una mezcla de 4 moles deN2(g) y 12 moles de H2(g); a) escribir la reacción de equilibrio; b) si establecido éste se observa que hay 0,92 moles de NH3(g), determinar las concentraciones de N2 e H2 en el equilibrio y la constante Kc.

a) Equilibrio: N2(g) + 3 H2(g) ↔ 2 NH3(g)
Moles inic.: 4 12 0
Moles equil. 4 – 0,46 12 – 1,38 0,92
b) 3,54 10,62 0,92conc. eq(mol/l) 0,354 1,062 0,092
[NH3]2 0,0922 M2
Kc = ————— = ——————— = 1,996 · 10–2 M–2
[H2]3 · [N2] 1,0623 · 0,354 M4

Ejercicio B: En un recipiente de 250 ml se introducen 3 g de PCl5, estableciéndose el equilibrio: PCl5(g) Á PCl3 (g) + Cl2(g). Sabiendo que la KC a la temperatura del experimento es 0,48, determinar la composición molardel equilibrio..

Equilibrio: PCl5(g) ↔ PCl3(g) + Cl2(g)
Moles inic.: 3/208,2 0 0
Moles equil. 0,0144 – x x x










Moles equil. 0,0014 0,013 0,013

Constante de equilibrio (Kp)

En las reacciones en que intervengan gases es mas sencillo medir presiones parciales que concentraciones:a A + b B ↔ c C + d D
y se observa la constancia de Kp viene definida por:


En la reacción vista anteriormente:
2 SO2(g) + O2(g) ↔ 2 SO3(g)
p(SO3)2
Kp = ———————
p(SO2)2 · p(O2)
De la ecuación general de los gases:
p ·V = n ·R·T se obtiene:
n
p = ¾ ·R ·T = concentración · R · T
V
[SO3]2 (RT)2
Kp = —————————— = Kc ·(RT)–1
[SO2]2 (RT)2 · [O2] (RT)


Vemos, pues, que KP puede depender de la temperatura siempre que haya un cambio en el nº de moles de gases

pcc · pDd [C]c (RT)c · [D]d (RT)d
Kp = ———— = —————————— =
pAa · pBb [A]a (RT)a · [B]b (RT)b



en donde Dn = incremento en nº de moles de gases (nproductos – nreactivos)

Ejemplo: Calcular la constanteKp a 1000 K en la reacción de formación del amoniaco vista anteriormente. (KC = 1,996 ·10–2 M–2)

N2(g) + 3 H2(g) ↔ 2 NH3(g)
Dn = nproductos – nreactivos = 2 – (1 + 3) = –2
KP = Kc · (RT)Dn =
L2 atm·L –2
1,996 ·10–2 —— · 0,082 ——— ·1000 K =
mol2 mol · K

Kp = 2,97 · 10–6 atm–2

Ejercicio C: La constante de...