equilibrio quimico

UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO
FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA
SECCIÓN DE QUÍMICA ANALÍTICA

EQUILIBRIO QUÍMICO

Reacciones Reversibles
Equilibrio químico

MsC Alfredo Cruz Monzón

La velocidad de reacción es una magnitud positiva que expresa cómo
cambia la concentración de un reactivo o producto con el tiempo, así
para la reacción:
A + 2 B ↔ C2
Sentido directo:

vd = kd [A]x[B]y

Sentido inverso:

vi = ki[C]z

Donde :

vd = velocidad de reacción directa
vi = velocidad de reacción inversa

x = orden de la rxn respecto al reactante “A”
y = orden de la rxn respecto al reactante “B”
z = orden de la rxn respecto al producto “C”
x + y = orden de la rxn global
[ ] = significa concentraciones molares.
Kd = constante de velocidad especifica directa
Ki =constante de velocidad especifica inversa
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LEY DE ACCIÓN DE MASAS
En un sistema químico reversible a P y T ctes, según C.M. Guldberg y P. Waage:
“La velocidad de rxn es proporcional a la concentración de las sustancias
reaccionantes, cada una elevada a la potencia igual a los moles que aparecen en la
ecuación balanceada”. Asi para la rxn general en equilibrio:
a A + b B ... ===== c C + d DSe tiene que:
Velocidad directa: v1 ~ [A]a * [B]b
Velocidad inversa: v2 ~ [C]c *[D]d
Entonces:

v1 = k1 [A]a * [B]b

v2 = k2 [C]c * [D]d

En equilibrio se cumple:
k1 [A]a * [B]b = k2 [C]c * [D]d

Colocando las constantes aun lado y las variables al otro, tenemos:
k1 = [C]c * [D]d
de donde: K = [C]c * [D]d
k2
[ A]a * [B]b
[A]a * [B]b
Donde K tiene un valor definido para unatemperatura dada, y puede ser aplicada a
muchas clases de reacciones las de ionización, descomposición y precipitación. 3

En sistemas gaseosos, se utiliza la constante de equilibrio para gases KP.
Sea la reacción reversible:
aA(g) + bB(g) ==== cC(g) + dD(g)
Entonces:
Kp = (pC )c (pD)d
(pA )a (pB)b
Recordando que:
p C = X c PT ; p D = X D PT ,
p A = X A PT
y p B = X B PT
Donde:
pC =presión parcial en equilibrio de “C” (igual para los otros componentes)
XC = fracción molar en equilibrio de “C” (igual para los otros componentes).
PT = presión total del sistema en el equilibrio
Al relacionar las constante KP y KC se obtiene la expresión:
Kp = KC (RT) ∆n
Donde:
R = constante de gases ideales = 0,082 L * atm /mol * K
T = temperatura absoluta del sistema de reacción (K)
∆n = ( c+ d ) – ( a + b ) de moles en la ecuación balanceada.
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Exprese la correspondiente Kc y Kp para las sgtes reacciones de equilibrio:

1. NO(g) + O2(g) === NO2(g)
2. N2(g) + H2(g) ==== NH3(ac)
3. HF(ac) + H2O(l) === H3O+(ac) + F-(ac)

4. N2O5(g) === NO2(g) + O2(g)
5. H2O(l) === H2O(g)

6. CaCO3(s) ==== CaO(s) + CO2(g)

7. NH3(g) + HCl(g) === NH4Cl(s)
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Propiedades de laConstante de Equilibrio:
1.

Aplicable a sistemas que cumplen la Ley de Estado: gases ideales , soluciones
diluidas de electrolitos débiles, etc.

2.

No se altera por cambios moderados de concentración, ni con la presencia de
un catalizador, pero si por cambios de temperatura.

3.

Si se invierte una ecuación de equilibrio, entonces la nueva constante de
equilibrio es el inverso de laconstante original.

4.

Si se multiplica una ecuación por un factor “n”, entonces la nueva constante de
equilibrio, es la constante de equilibrio inicial elevado al factor “n”

5.

La cte de equilibrio depende sólo del estado final, porque las concentraciones y
presiones parciales a considerar son las del estado de equilibrio.

6.

Cuando se suman las ecuaciones de 2 o más equilibrios,la constante de
equilibrio de la ecuación global es igual al producto de las constantes de
equilibrio individuales.
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Ejemplo 1.
Dada la reacción a 180 ºC: A(g) + 2 B(g) === C(g) + D(g). Si se coloca, 0,25
moles de A y 0,30 moles de B en un reactor de 2L, entonces cuando se alcanza el
equilibrio están presentes 0,12 moles de C. Determine Kc y Kp a la misma
temperatura de reacción....