Ciencia

Equilibrio químico

EQUILIBRIO QUÍMICO
CONTENIDOS
1.2.3.4.5.6.Concepto de equilibrio químico.
1.1. Características. Aspecto dinámico de las reacciones químicas.

Ley de acción de masas. La constante de equilibrio KC. Grado de disociación “α”.
3.1. Relación KC con el grado de disociación.

KP. Relación con KC .
4.1. Magnitud de las constantes de equilibrio.

Cociente de reacción.Modificaciones del equilibrio.
6.1. 6.2. 6.3. 6.4. Concentración en reactivos y productos. Efecto de los cambios de presión, volumen y temperatura. Principio de Le Chatelier. Importancia en procesos industriales.

7.-

Equilibrios heterogéneos. Producto de solubilidad.

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

Equilibrio de moléculas (H2 + I2 2 HI) Imagen de Química 2º de Bachillerato cedida por © GRUPO ANAYA. S.A.

Cuando las concentraciones de cada una de las sustancias que intervienen (reactivos o productos) se estabiliza, es decir, se gastan a la misma velocidad quese forman, se llega al EQUILIBRIO QUÍMICO. Equilibrio químico Concentraciones (mol/l) [HI]

[I2]

[H2] Tiempo (s)

Variación de la concentración con el tiempo (H2 + I2

2 HI)

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LEY DE ACCIÓN DE MASAS. CONSTANTE DE EQUILIBRIO (KC)
Para una reacción cualquiera (a A + b B + .... tante de equilibrio (KC) de la siguiente manera: [C ]c × [D ]d Kc = [A]a × [B]b siendo las concentraciones medidas en el equilibrio (no confundir con las concentraciones iniciales de reactivos y productos). Se denomina constante de equilibrio, porque se observa que dicho valor es constante (dentro un mismo equilibrio) si se parte de cualquier concentración inicial de reactivo o producto. En la reacción anterior: H2(g)+ I2(g) Kc = 2 HI (g) [HI ]2 [H 2 ] × [ I 2 ] cC + d D + ...) se define la cons-

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 raíz cuadrada de la anterior. La constante KC cambia con la temperatura.
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¡ATENCIÓN!: Sólo se incluyen las especies gaseosas y/o endisolución. Las especies en estado sólido o líquido tienen concentración constante, y por tanto, se integran en la constante de equilibrio. Ejemplo: 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 lasconcentraciones tanto de reactivos como de productos observándose los siguientes datos: Concentr. 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

Exp 1 Exp 2 Exp 3 Exp 4 Exp 5

Kc 279,2 280,1 280,0 280,5 280,6Kc se obtiene aplicando la expresión: [SO3 ]2 KC = [SO2 ]2 × [O2 ] y como se ve es prácticamente constante. Ejercicio A: Escribir las expresiones de KC para los siguientes equilibrios químicos: a) N2O4(g) 2 2 NOCl(g); c) CaCO3(s) CaO(s) + CO2(g); d) 2 NaHNO2(g); b) 2 NO(g) + Cl2(g) CO3(s) Na2CO3(s) + H2O(g) + CO2(g). ⌦ Significado del valor de Kc

concentración

concentración

KC > 105

KC≈ 100

concentración tiempo

KC < 10-2

tiempo Ejemplo:

tiempo

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.
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a)...