Equilibrio Quimico

EQUILIBRIO QUÍMICO

Es un estado que un sistema puede alcanzar, a determinada temperatura y bajo ciertas concentraciones de las sustancias presentes.

Características del Estado de Equilibrio Químico:
– Se alcanza cuando la velocidad de la reacción directa se iguala a la velocidad de la reacción inversa.
– Por cada molécula inicial que se descompone, hay otra molécula que se produce.
–Las concentraciones de todas las sustancias se hacen constantes.
– Es un proceso o una reacción reversible.
– A la temperatura del equilibrio, este se puede alcanzar a partir de reaccionantes solamente, de productos solamente, o de una mezcla de ambos.
– Molecularmente es un equilibrio dinámico.
– Le corresponde una Constante de Equilibrio Químico, cuyo valor depende de la temperatura.Si tenemos la siguiente reacción:

aA + bB cC + dD

Las velocidades de las reacciones directa e inversa, son:
vd = kd [A]a[B]b vi = ki[C]c[D]d

al alcanzar el equilibrio químico, se igualan: ki[A]a[B]b = kd[C]c[D]d

se obtiene la CTE. DE EQUILIBRIO EN FUNCIÓN DE LAS CONCENTRACIONES,
[pic]

Argumento Termodinámico: Cuando se alcanza elequilibrio la variación de energía libre es cero. A determinadas condiciones, para un sistema, la variación de energía libre es, ΔG = ΔGº + R T ln Q ; al alcanzar el equilibrio químico, ΔG=0 ; y , Q= K, luego:

Para reacciones que involucran gases: La actividad de un gas es la Presión

aA(g) + bB(g) cC(g) + dD(g)

Kp, es laCONSTANTE DE EQUILIBRIO EN FUNCIÓN DE PRESIONES PARCIALES DE GASES
Para reacciones que involucran soluciones acuosas: La actividad es la concentración molar
aA(ac) + bB(ac) cC(ac) + dD(ac)

Kc , es la CONSTANTE DE EQUILIBRIO EN FUNCION DE LAS CONCENTRACIONES MOLARES

– Si K >> 1: en el equilibrio, los productos son más abundantes que los reactivos.
– Si K 0 lareacción es espontánea.

Agentes Oxidantes o Reductores:
– Un agente oxidante es más fuerte si su Ereducción es más positivo ya que así tendrá mayor tendencia a reducirse.
– Un agente reductor es más fuerte si su Ereducción es menos positivo (o su Eoxidación es más positivo) ya que así tendrá mayor tendencia a oxidarse.

FEM y Cambio de Energía Libre:
[pic]

Donde: F, constante deFaraday = 96500 C/mol e– = 96500 J/V-mol e–

Efecto de la Concentración sobre la fem de la celda. Ecuación de Nernst:

[pic]

– Celdas de Concentración: Son dos semiceldas hechas del mismo material pero con diferente concentración iónica. Ejm:
Zn (s) / Zn2+ (ac, 0,1 M) // Zn2+ (ac, 1 M) / Zn (s)

Aquí la reducción ocurre en la semicelda de mayor concentración; y la oxidación, en la demenor concentración (más diluido).

FEM y constante de equilibrio:
[pic] y si [pic] [pic] y [pic] [pic]

CELDAS ELECTROLÍTICAS

Se usa Energía Eléctrica para producir Reacciones REDOX no espontáneas. La celda es activada por una batería o alguna fuente de corriente eléctrica continua, la que actúa como una bomba de electrones, tomándolos del ánodo yllevándolos al cátodo. A diferencia de las celdas galvánicas, el cátodo es ( – ); y el ánodo, ( + ).

|ELECTRODO |PROCESO |SUSTANCIAS MÁS COMUNES QUE SE OBTIENE |
|Cátodo |Reducción |H2, Na, Al, Cu, Metales en general |
|Ánodo |Oxidación|O2, Cl2, No metales en general |

Electrólisis de Sales Fundidas: Para la sal, NaCl, en su estado fundido (P.F.(NaCl) = 801ºC), la electrólisis da:
2 NaCl (l) → 2 Na(l) + Cl2 (g)

Cátodo (reducción): 2Na+(l) + 2e– → 2 Na (l)
Ánodo (oxidación): 2Cl–(l) → Cl2...