Equilibrio químico

EQUILIBRIO QUÍMICO

1.2.3.4.5.6.-

7.8.-

Química
2º Bach

Concepto de equilibrio químico.
Ley de acción de masas. La constante de equilibrio KC.
2.1. Generalización de la expresión de Kc
KP. Relación con KC .
3.1. Magnitud de las constantes de equilibrio.
Grado de disociación “α”.
α
Cociente de reacción.
Modificaciones del equilibrio. Principio de Le´Chatelier
6.1.Concentración en reactivos y productos.
6.2. Efecto de los cambios de presión, volumen y temperatura.
6.3. Importancia en procesos industriales.
Equilibrios heterogéneos.
Equilibrios de solubilidad. Producto de solubilidad. 8.1. Efecto ion común

1.-¿QUÉ ES UN EQUILIBRIO QUÍMICO?
Es una reacción que nunca llega a
completarse, pues se produce simultáneamente
en ambos sentidos (los reactivos formanproductos, y a su vez, éstos forman de nuevo
reactivos). Es decir, se trata de un equilibrio
dinámico.

Concentraciones

Cuando las concentraciones de cada una
de las sustancias que intervienen (reactivos o
productos) se estabiliza, es decir, se gastan a la
misma velocidad que se forman, se llega al
EQUILIBRIO QUÍMICO.

Equilibrio de moléculas (H2 + I2 → 2 HI)

Equilibrio
químico [HI][I2]
[H2]
Tiempo

Variación de la concentración con el tiempo

Un sistema se encuentra en equilibrio cuando su composición no
varía con el tiempo. Si las sustancias que forman el sistema son
el resultado de una reacción química, en el estado de equilibrio
hay una determinada cantidad de reactivos y productos.
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2.-LEY DE ACCIÓN DE MASAS.CONSTANTE DE EQUILIBRIO (KC)
Tengamos el equilibrio: 2 SO2(g) + O2(g)
2 SO3(g). Se hacen cinco
experimentos en los que se introducen diferentes concentraciones iniciales de
ambos reactivos (SO2 y O2). Se produce la reacción y una vez alcanzado el
equilibrio se miden las concentraciones tanto de reactivos como de productos
observándose los siguientes datos:

Exp 1
Exp 2
Exp 3
Exp 4
Exp 5Concentr. iniciales (mol/l)
[SO2]
[O2]
[SO3]
0,200
0,200
—
0,150
0,400
—
—
—
0,200
—
—
0,700
0,150
0,400
0,250

Concentr. equilibrio (mol/l)
[SO2]
[O2]
[SO3]
0,030
0,115
0,170
0,014
0,332
0,135
0,053
0,026
0,143
0,132
0,066
0,568
0,037
0,343
0,363

Kc
279,2
280,1
280,0
280,5
280,6

Kc se obtiene aplicando la expresión:

[SO3 ]2
Kc =
[SO2 ]2[O2 ]
2.1.-Generalización de la expresión de la constante de equilibrio.Aunque la expresión de la constante de equilibrio debe de justificarse a partir de la
termodinámica, la cinética nos permite llegar a la ecuación si consideramos que
tanto el proceso directo como el inverso siguen un mecanismo constituido en una
sola etapa, en este caso para el proceso reversible:
aA + bB

cC + dD

Ycomo es una sola etapa elemental coincidirán los coeficientes estequiométricos
con los órdenes de reacción:
Vd = kd[A]a[B]b

vi =ki [C]c[D]d

De donde kd y ki son las constantes cinéticas. Como las velocidades son iguales en
los procesos reversibles (aunque no siempre se establece esta relación):
kd[A]a[B]b= ki [C]c[D]d

[C ] [D ] = Kc
kd
=
ki [ A]a [B ]b
c

d

Al cociente de lasdos constantes se le denomina cte. de equilibrio. Es la
generalización de la ley de acción de masas obtenida de forma experimental.

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Ejemplo:
En un recipiente de 10 litros se introduce una mezcla de 4 moles de N2(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)

+

b) Moles inic.:
4
Moles equil. 4 – 0,46 = 3,54
conc. eq(mol/l) 0,354

3 H2(g)

2 NH3(g)

12
12 – 1,38 = 10,62
1,062

0
0,92
0,092

[NH3 ]2
0,0922 M 2
=
= 1,996 × 10 −2 M −2
Kc =
3
3
4
[H 2 ] × [N2 ] 1,062 × 0,354 M

3.-CONSTANTE DE EQUILIBRIO (KP). RELACIÓN CON KC....