Equilibrio Quimico- Fisicoquimica

Mecánico

Térmico

P  P
dV

P  P

T  T

Equilibrio

dq

T  T

Equilibrio químico
i  i

Material
Equilibrio de fases

dni

i  i

ASPECTOS
ASPECTOS BÁSICOS DEL EQUILIBRIO
QUÍMICO.
Estado de equilibrio: estado en que la composición
del sistema permanece constante en el tiempo.
1.1. Perspectiva cualitativa.
• Equilibrio dinámico.
• Los sistemasevolucionan espontáneamente hacia un
estado de equilibrio.
• Las propiedades del estado de equilibrio son las mismas,
independientemente de la dirección desde la que se alcanza.

Perspectiva cualitativa
A P y T constantes, el sentido del cambio espontáneo es el sentido
de la disminución de G.

G   G(prod)   G (reac)
prod

reac

Proceso espontáneo: G < 0
Inicio: G < 0

G(prod)   G (reac)
prod

reac

Equilibrio:
Equilibrio: G = 0

 G(prod)   G (reac)
prod

reac

EQUILIBRIO QUÍMICO DE
GASES IDEALES
i i = 0
i (ni)= coeficientes estequiométricos
i(mi)= potencial químico de la especie i.
aA + bB ⇄ cC + dD
aA + bB = cC + dD
cC + dD - aA - bB = 0

G  G  G 

EQUILIBRIO QUÍMICO DE
GASES IDEALES

G  G  G
G G(T )P

 RT ln 
n
n
 P 



G
n

u  u  RT ln

P
P

EQUILIBRIO QUÍMICO DE
GASES IDEALES
• dG = i dni
 G 

i
 n 

 i T 1, P1,nj ni
P



G  G(T )  VdP
P
P

G  G (T ) 

nRT
 P dP
P

Sustituyendo en la condición de equilibrio:
cC + dD - aA - bB = 0

EQUILIBRIO QUÍMICO DE
GASES IDEALES
c°C + cRT ln (PC/P°) + d°D + dRT ln(PD/P°) –
a°A - aRT ln (PA/P°) - b°B - bRT ln (PB/P°) = 0

G°(T) = cµ°C +dµ°D-aµ°A-bµB°

EQUILIBRIO QUÍMICO DE
GASES IDEALES
G°(T)= -RT [ ln (PC/P°)c + ln (PD/P°)d – ln (PA/P°)a
– ln (PB/P°)b]

G°(T) = -RT
K°P :

 ( PC / P) c ( PD / P) d 
ln 
a
b
 ( PA / P) ( PB / P) 

 ( PC / P) c ( PD / P) d 

a
b
 ( PA / P) ( PB / P) 

G°(T) = -RT ln K°PEQUILIBRIO QUÍMICO DE
GASES IDEALES
La variación de la energía libre normal para la
reacción sólo depende de la temperatura (ya
que se define a la presión de 1bar). Por tanto,
para una reacción dada entre gases ideales, la
constante de equilibrio normal o estándar sólo
depende
de
la
temperatura,
siendo
independiente de la presión, del volumen y de
las cantidades de reactivos y productospresentes en la mezcla.

CONSTANTE DE EQUILIBRIO EN
FUNCIÓN
FUNCIÓN DE LA PRESIÓN

aA + bB ⇄ cC + Dd
KP=

 ( PC ) c ( PD ) d 


( PA ) a ( PB ) b 


DISCUSIÓN CUALITATIVA DEL
EQUILIBRIO
EQUILIBRIO QUÍMICO
• La constante de equilibrio K°P es siempre un valor
positivo que varía entre cero e infinito.
• Un valor de la constante de equilibrio >1, favorece la
formación deproductos.
• Un valor de la constante de equilibrio > 0  G°/RT es grande y K°P es muy pequeña,
por lo tanto favorece los reactivos.
• Si G° < 0  G°/RT es pequeña y K°P es grande, por lo
tanto favorece los productos.
• Si G° es cero, entonces K°P es uno.

¿Cómo evoluciona la mezcla de reacción?
Q
G   RT ln K  RT ln Q  RT ln o
Kp
o
p

G  Gº  RT ln Q
G º   RT ln K op

• Si Q < Kpº

G < 0

r  p espontánea

• Si Q > Kpº

G > 0

r  p no espontánea
(p  r espontánea)

• Si Q = Kpº

G = 0

Equilibrio

CONSTANTE
CONSTANTE DE EQUILIBRIO K°P EN
FUNCIÓN
FUNCIÓN DE CONCENTRACIONES
ni
C i
V

• Si PV = nRT  P = nRT / V
c

K P

d

Cc, eqRT / P C D , eqRT / P

a
b
C A , eqRT / P C B , eqRT / P

CONSTANTECONSTANTE DE EQUILIBRIO K°P EN
EN
FUNCIÓN
FUNCIÓN DE CONCENTRACIONES
Cc, eq / C  CD , eq / C   RTC o

K P 
a
b
CA , eq / C  CB , eq / C   P
C   1mol / L
c

d






c  d  a b

Cc, eq / C c CD , eq / C d
KC  
C A , eq / C a CB , eq / C b
 RTC
K  P  K C 
 P


o






n / mol

CONSTANTE
CONSTANTE DE...