Equilibrio quimico

En el presente trabajo realizamos la transcripción de la novena clase de la asignatura correspondiente a “Equilibrio Químico”. Para esto se da una breve introducción de todo lo que conlleva como: Los factores que afectan el equilibrio, efectos sobre la concentración, cambios en la presión y temperatura, catalizador entre otros, mediante ejemplos y ejercicios.

Palabras claves: Concentración,Reacción exotérmica, Reacción endotérmica, Le Chatelier, Presión, Temperatura, Catalizador.

INTRODUCCIÓN
El presente trabajo contempla el estado al que evoluciona de forma espontánea un sistema químico, en el que tiene lugar una reacción química reversible. Cuando se alcanza esta situación, se observa que las concentraciones de las sustancias, tanto reactivos como productos de la reacción,permanecen constantes a lo largo del tiempo. Los procesos siguen teniendo lugar indefinidamente: continuamente los reactivos se transforman en productos y estos a su vez reaccionan para producir los reactivos de partida, pero al hacerlo a igual velocidad, las concentraciones de ambos no varían. Así pues se trata de una situación dinámica.


10.1 Cálculos al equilibrio

I2(g) + H2(g)2HI(g)
Nomenclatura:

σr
[1]: I2 - r
[2]: H2 - r
[3]: HI 2r

C=N/V
Ns = Ne + σr
Por lo tanto: Cs = Ce + σr

[1]: C12 = C11 – r (E.1)
[2]: C22 = C22 – r (E.2)
[3]: C32 = C31 +2r (E.3)

Kr = CHI2 / CI2 x CH2
Kr = (C31+2r) / (C11-r) x (C21-r)

Ejercicio.
Se dispone una mezcla de 0,5moles de Hidrogeno y 0,5 moles de Iodo, se colocan en un recipiente de acero inoxidable a 40°C, la constante de equilibrio Kc=54 a esta temperatura.
Determine la concentración de Iodo, Acido e Hidrogeno en el equilibrio.

Datos:
C21: 0,5 moles
C11: 0,5 moles
T° : 430°C
Kc : 54


Kr = (C31+2r) / (C11-r) x (C21-r) (E.4)

Reemplazando valores en (E.4):
54 = (0 + 2r) / (0.5 – r) x (0.5 –r)

Determine la concentración final:
54 x (0.5 – r) x (0.5 – r) = 4r2
54 x (0.5 – r)2 = 4r2 /
54 x (0.5 – r) = 2r
54/2 – 54r = 2r
54/2 = 2r + 54r
3.67 = 9.34r
3.67/9.34 = r
0.39 = r
Entonces:
C12: (0 + 0.39 x 2) = 0.78 (M)
C22: (0.5 + 0.39) = 0.11(M)
C32: (0.5 + 0.39) = 0.11(M)

Repetir cálculo para las siguientes concentraciones (C).
CH2: 0.00623
CI2 : 0.00414
CHI: 0.024
54 = (0.024 + 2r)2 / (0.00623 – r) x (0.00414 – r)

Al despejar r se tiene:
r = 0.00156

Por lo tanto:
C12: 0.024 + (2 x 0.00156) = 0.02712 (M)
C22: 0.00414 – 0.00156 = 2.58 x 10-3 (M)
C32: 0.00623 – 0.00156 = 4.67 x 10-3 (M)
Tarea: Laconstante de equilibrio para esta reacción.
Br2(g) Br(g)
Kc : 1.1 x 10-3
T° : 1280°C
CBr : 6.3 x 10-3
CBr : 1.2 x 10-2

10.2 Factores que Afectan el Equilibrio
Le Chatelier

N2(g) + H2(g) NH3(g)
Al plantear la constante el equilibrio:
N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g)
#n = 4 #n = 2 (#n: cantidad de moles)
Kc = CNH2 / CN2 x CH2
Nota:La presión solo afecta a los gases.
Aumentando la presión disminuye el Volumen (viceversa).





Q – W = ∆H
Dónde:
Q = Calor.
W = Trabajo.
∆H = Diferencia Entalpia.
Nota:
Reacción Exotérmica (Donde libera calor)
Por lo tanto ∆H0

10.2.1 Efectos Sobre Concentración
Determine hacia donde se desplaza el equilibrio de la siguiente reacción.
N(g) + H(g) NH(g)Kc : 2.73 x 10-3
CN : 0.683 (M)
CH : 8.8 (M)
CNH3 : 1.05 (M)
Qc = (1.05)2 / (0.683) x (8.8)3
Qc = 2.37 x 10-3
Kc = 2.37 x 10-3
Al aumentar la CN ¿Qué ocurre?
R/ Frente a un aumento del N ocurre un desplazamiento a la derecha.
Nota:
En otras palabras:
Qc < Kc Desplazamiento a la derecha.
Qc > Kc Desplazamiento a la izquierda.

10.2.2 Cambios en...