Tema 3 QGII Aula Virtual

Mecánico

Térmico

Tema 3
Equilibrios

El equilibrio en las
reacciones químicas

Material

Equilibrio químico

Gases
Sólidos/líquidos
En disolución

Equilibrio de fases
QG II

Amparo Olba

1

1

CONTENIDO

Amparo Olba

2

CONDICIÓN GENERAL DE EQUILIBRIO
QUÍMICO
Estado de equilibrio:
estado en el cual la composición del sistema no varía

1. Condición general de equilibrio químico
2. Equilibrioquímico en sistemas gaseosos ideales
3. Expresiones de la constante de equilibrio
4. Variación de la constante de equilibrio con la temperatura
5. Equilibrios en sistemas gaseosos heterogéneos.

.
•  Los sistemas evolucionan espontáneamente hasta un estado
de equilibrio
•  El equilibrio es dinámico

6.  Respuesta del equilibrio a un cambio de condiciones.
Principio de Le Chatelier

QG II

QG II

•  Enunas condiciones determinadas el estado de equilibrio es
el mismo independientemente de la dirección desde la que se
llega
Amparo Olba

3

QG II

Amparo Olba

4

A P i T constantes, el sentido del cambio espontáeo es el sentido
de la disminución de G.

NN2 ++33HH2 !
!22NH
NH3 3
2
2

[[ ]

[Llibre p.83]

Reacción espontánea: !G < 0

!G =

" G(prod) # " G(reac)

prod

reac

Inicio: !G < 0

"G(prod) < " G(reac)
prod

Equilibrio: !G = 0

!

[t
QG II

!
5

Amparo Olba

reac

! G(prod) = ! G(reac)
!

prod
QG II

reac

Amparo Olba

6

!
EQUILIBRIO QUÍMICO EN SISTEMAS GASEOSOS
IDEALES

2

a A(g) + b B(g) " c C(g) + d D(g)

!G =

Equilibrio Homogéneo

" G(prod) # " G(reac) = cG

C

prod

+ dGD # aGA # bGB

reac

Para una mezcla de gases ideales: Gi = Gio + RTln

Pi
Pº

o
D

o
A

o
B
c

d

"P %"P %
$ C' $ D'
# Pº & #!Pº &
!G = !Gº + RTln
a
b
"P % "P %
A
B
$ ' $ '
# Pº & # Pº &

!

QG II

!

!G = !Gº + RTlnQ
Isoterma de reacción
Q : Cociente de reacción
7

Amparo Olba

!

( " %c " %d +
* $ PC ' $ PD ' * # Pº & # Pº & !G = !Gº + RTln *
! " P %a " P %b * A
B
*) $# Pº '& $# Pº '& -,

=0

eq

P
P
P
P
!G = cG + dG " aG " bG! + cRTln C + dRTln D " aRTln A " bRTln B
Pº
Pº
Pº
Pº
o
C

Cuando sellega al equilibrio: !G = 0

!

Kpº

Constante de equilibrio
termodinámica
(adimensional)

!Gº + RTlnKpo = 0 ; !Gº = "RTlnKpo

Kpo = e !"Gº/RT
!QG II

Amparo Olba

8

Kpo = e ! "Gº/RT

[Llibre p.86]

Predicción del sentido de una reacción

Conclusiones:
•  Si !Gº >> 0 ; Kpº << 1 : poca tendencia R # P
•  Si !Gº << 0 ; Kpº >> 1 mucha tendencia R # P
•  Kpº > 0 y depende de !Gº
•  !Gº sólo depende deT
Kpº también
•  Tenemos dos maneras de determinar Kpº
c
d
'!
$ !
$ *
) # PC & # PD & ,
) " Pº % " Pº % ,
K po = )
a
b ,
) ! PA $ ! PB $ ,
)( #" Pº &% #" Pº &% ,+

QG II

!

!

•  Si Q < Kpº
!

c
d
'!
$ !
$ *
) # PC & # PD & ,
) " Pº % " Pº % ,
K po = )
a
b,
) ! PA $ ! PB $ ,
)( #" Pº &% #" Pº &% ,+

Dimensiones: P!%
c
d *
'
PC ) (PD ) ,
(
)
; Kp =
) P a P b,
( ( A ) ( B ) +eq

Adimensional

c

R! P no espontánea
(P ! R espontánea)

•  Si Q = Kpº

Equilibrio

!G = 0

Ejemplo 4.2 ( Llibre p.88)

10

Kp = Kx
Kp = Kc= Kx

VARIACIÓN DE LA CONSTANTE
DE EQUILIBRIO CON LA TEMPERATURA

d!Gº
o
T " !Gº
!Gº dlnKp
1 dT
!Gº = "RTlnK ; lnK = "
;
="
RT
dT
R
T2
(!Gº = !Hº "T!Sº ;

( !% = c + d - a - b )

11

!

dT
!

o
p

d!Gº
! )
= "!Sº
dT

dlnKpo

Si P = 1atm Kp=Kx

Ejemplo 4.3 ( Llibre p.90)Cambiando la temperatura
o
p

En función de las fracciones molares: Kx
(P)!%$

4

[Llibre p.92]

d

$
$

!

•  Si Q > Kpº !G > 0

Cambiando la constante de equilibrio

!"C#$ !"D#$
!
En función de las concentraciones:
Kc =
a
b
[Llibre p.89]
Dimensiones: [ ]!%
!" A#$ !"B#$

Si !% = 0

R !P espontánea

¿Como se puede modificar la situación de equilibrio?

eq

Kp = Kc

!G < 0

!

EXPRESIONES DE LA CONSTANTEDE EQUILIBRIO

(RT)!%$

!

9

Amparo Olba

Q
Kpo

!Gº = "RTlnKpo

Kpo = e ! "Gº/RT

eq

3

!G = "RTlnKpo + RTlnQ = RTln

!G = !Gº + RTlnQ

=

!Hº
RT 2

dlnKpo
dT

=!

1 !T"Sº ! "Gº "H o
=
R
T2
RT 2

Ecuación !
de Van’t Hoff

12

dlnKpo

Conclusiones:

dT

=

a) Si !Hº > 0 (endotérmica)

!Hº
>0
RT2

!Hº
RT 2

[Llibre p.92]

dlnKpo
dT

=

!Hº
RT 2

b) Si !Hº < 0 (exotérmica)

!

T ! K op !

R!P...