Equilibrio quimico

CÁTEDRA: QUIMICA

GUIA DE PROBLEMAS Nº 8 EQUILIBRIO QUÍMICO

OBJETIVOS: Interpretar el significado y el alcance del equilibrio químico relacionado con la concentración de cada compuesto. PRERREQUISITOS: Tener conocimiento acerca del cálculo de Kc, Kp y Kps. FUNDAMENTO TEÓRICO La mayoría de las reacciones químicas no terminan, al mezclar los reactivos en cantidades estequiométricas, no seconvierten totalmente en productos. Las reacciones que no terminan y que pueden desplazarse hacia cualquier dirección se llaman reacciones reversibles. aA + bB ⇔ cC +d D reactivos productos Se emplean letras mayúsculas para representar las fórmulas de los compuestos y letras minúsculas para los coeficientes estequiométricos de la ecuación química balanceada, la doble flecha indica que la reacción esreversible y puede producirse tanto hacia la derecha como hacia la izquierda de manera simultánea. Cuando A y B reaccionan para formar C y D a la misma velocidad a la que C y D reaccionan para formar A y B, el sistema se encuentra en equilibrio. El equilibrio químico existe cuando dos reacciones opuestas se efectúan simultáneamente a la misma velocidad, son del tipo dinámico. La constante deequilibrio, Kc, se define como el producto de las concentraciones (mol/L) en el equilibrio de los productos, elevada cada una a la potencia que corresponde a su coeficiente estequiométrico y dividida por el producto de las concentraciones (mol/L) de los reactivos elevada cada uno a la potencia que corresponde a sus coeficientes estequiométricos de la ecuación química balanceada. Los valores numéricospara Kc, por lo general se obtienen experimentalmente y están tabulados. Para cualquier reacción, el valor de Kc: 1. Sólo varía con la Temperatura. 2. Es una constante a una Temperatura dada. 3. Es independiente de las concentraciones (mol/ L) iniciales. La magnitud de Kc mide hasta que grado se produce la reacción. Cuando el valor de Kc es mayor que 1, indica que en el equilibrio la mayoría de losreactivos se convierte en productos, cuando Kc es bastante pequeña, indica que el equilibrio se establece cuando la mayoría de los reactivos permanece sin reaccionar y se forman tan sólo pequeñas cantidades de productos. Variación de Kc con la expresión de la ecuación química balanceada El valor de Kc depende de la expresión de la ecuación química balanceada para la reacción. Considerando elequilibrio: [C ]c × [D]d a A + bB ⇔ cC +d D K1 = [A]a × [B]b
41

Si la ecuación química es multiplicada por un número “n”, la constante de equilibrio es elevada a la potencia “n”. [C ]nc × [D]nd = K n na A + nb B ⇔ nc C + nd D K2 = [A]na × [B]nb 1 Si la ecuación química es escrita al revés, la constante de equilibrio es la inversa de la expresión inicial: [A]a × [B]b = 1 cC + d D ⇔ a A+b B K3 = [C]c × [D]d K 1 La constante de equilibrio para una reacción en fase gaseosa, Kp tiene la siguiente forma: d P c × PD a A (g) + b B (g) ⇔ c C (g) + d D (g) K p = Ca PD × PBb donde P, es la presión parcial en el equilibrio en atmósferas (atm). La relación entre Kp y Kc para un equilibrio en fase gaseosa es: Λng K p = K c × (RT ) donde T es el valor numérico de la temperatura (ºK) y R es la constanteuniversal de los gases. Δng = Σn producto gaseoso – Σn reactivo gaseoso (de la estequiometría de la ecuación balanceada) La dirección de la reacción: La expresión de la acción de masas ó cociente de reacción, Q, para la reacción general es como sigue: [C ]c [D]d a A +b B ⇔ cC+dD Q= [A]a [B]b donde no necesariamente las concentraciones corresponden al equilibrio. Tiene la misma forma que laconstante de equilibrio, pero se refiere a valores específicos que no son necesariamente Molaridades en equilibrio. Sin embargo, cuando son las concentraciones del equilibrio, Q = Kc El concepto de cociente de reacción es de gran utilidad, puede compararse la magnitud de Q con la K para una reacción en determinadas condiciones con el fin de decidir si debe producirse la reacción neta hacia la derecha ó...