Separata Equilibrio Qu mico 2012 2

UNIVERSIDAD DE EL SALVADOR
FACULTAD DE CIENCIAS NATURALES Y MATEMATICA
ESCUELA DE QUÍMICA, DEPARTAMENTO DE QUÍMICA
GENERAL E INORGÁNICA

QUÍMICA GENERAL, INGENIERIA QUIMICA, CICLO I - 2013
MATERIAL DE APOYO DE EQUILIBRIO QUÍMICO-ÁCIDOS y BASES
NMCYRFQ
EQUILIBRIO QUÍMICO
Introducción:
Cuando se inicia una reacción química, ésta puede evolucionar de dos manera:
1. La reacción se verificahasta que se agote alguno de los reactivos,
2. La reacción puede transcurrir hasta cierto punto en el que, aunque existan reactivos en cantidad suficiente, la reacción aparentemente se detiene.
Considerar lo que sucede cuando se coloca una muestra de tetróxido de dinitrógeno, N2O4, el cual es un gas incoloro, en un recipiente cerrado, a 100ºC. Instantáneamente se forma un color pardo rojizo debidoa la formación de dióxido de nitrógeno, NO2 . Según lo observado, la reacción que se está verificando es la siguiente
N2O4(g) 2NO2(g) (1)
Incoloro Color pardo
A medida que se va formando el NO2 , la reacción para la formación nuevamente de N2O4 , (reacción inversa), se va realizando:2NO2(g) N2O4(g) (2)
Según pasa el tiempo, la reacción (1) se hace más lenta y la reacción (2) se acelera. Llega un momento en que la coloración dentro del recipiente ya no cambia; aquí, la velocidad de la reacción (1) se ha igualado con la velocidad de la reacción (2) y se dice que el sistema ha llegado al equilibrio. Las cantidades apreciables de ambos gases semantienen en proporción constante siempre y cuando se mantengan sin variar, la temperatura y el volumen del recipiente.
Ejemplo ilustrativo.
Considerar el sistema: N2O4(g) 2NO2(g) el cual se verifica a una temperatura de 100ºC. Se midieron las concentraciones a diferentes tiempos, obteniéndose los datos agrupados en la tabla acontinuación:
Tiempo (segundos)
0
20
40
60
80
100
Concentración de
N2O4 (mol/L)

0.100

0.070

0.050

0.040

0.040

0.040
Concentración de
NO2 (mol/L)

0.000

0.060

0.100

0.120

0.120

0.120
La reacción que se inicia es
N2O4(g) 2NO2
Empezando a caer la concentración de N2O4 y poco a poco, esta caída se va haciendo mas lenta. Llega un momento enque la concentración de N2O4 y NO2 no cambian (ya no se observa cambio de color), *ver tabla anterior. ¡ El sistema ha llegado al equilibrio!
En el equilibrio, las concentraciones de las dos especies presentes, serían:
[ N2O4] = 0.040 – 0.100 = – 0.060 mol/L
[ NO2] = 0.120 – 0.00 = 0.120 mol/L
Analicemos el siguiente cuadro:
Tabla 2. EQUILIBRIO PARA EL SISTEMAN2O4(g) 2NO2


Concentración
Inicial (mol/L)
Conc.Eq.(mol/L)
Experimento 1
N2O4
0.1000
0.0400

NO2
0.0000
0.1200
Experimento 2
N2O4
0.0000
0.0140

NO2
0.1000
0.0720
Experimento 3
N2O4
0.1000
0.0700

NO2
0.1000
0.1600

Relación de los tres experimentos.Considerando la reacción: N2O4(g) 2NO2
La velocidad de descomposición del N2O4 es V1 = K1(N2O4)
La velocidad de formación de NO2 es V2 = K2(NO2)2
Dividiendo  
Como en el equilibrio V1 y V2 son iguales, entonces
1  1   = Kc = 



Experimento 1  =  = 0.36


Experimento 2  =  = 0.37


Experimento 3  =  = 0.36

Entonces, a cualquier temperatura, la cantidad  , es una constante independiente de las cantidades iniciales de N2O4 y de NO2 como también del volumen del recipiente o de la presión total. Así, para la reacción:...