taller equilibrio quimico

UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA
EQUILIBRIO QUÍMICO

Ecuación Fundamental del Equilibrio Químico:
Para la reacción reversible descrita por la siguiente ecuación química:
aA + bB ↔ cC + dD
la expresión matemática que define el estado de equilibrio es:
Kc = [C]c[D]d/[A]a[B]b
Dónde Kc representa la constante de equilibrio para esta reacción, [C] y [D] son las
concentraciones molares de losproductos, [A] y [B] son las concentraciones molares de los
reactivos.
El estado de equilibrio en una reacción se alcanza cuando las velocidades de reacción en ambos
sentidos son iguales. En estado de equilibrio, aunque todas las especies presentes se encuentran en
continuo cambio (equilibrio químico dinámico), la composición de la reacción se mantiene
constante en ausencia de unamodificación externa. La constante de equilibrio químico es
independiente de la concentración inicial de los reactivos o productos de la reacción.
Desde un punto de vista más general, la constante de equilibro es una relación entre las actividades
termodinámicas de los productos y los reactivos de la reacción. Según esta definición la constante
de equilibrio es un número adimensional que depende de lanaturaleza fisicoquímica de las especies
presentes en la reacción:
a) La actividad de líquidos y sólidos puros se considera igual a 1.
b) La actividad de compuestos en solución ideal se considera igual a la concentración molar de los
mismos.
c) La actividad de gases ideales se considera igual a la presión parcial (atm) de los mismos.
Cuando todas las especies presentes en la reacción en estadode equilibrio se encuentran en el mismo
estado físico se dice que el equilibrio es homogéneo, y cuando dichas especies se encuentra en
diferente estado físico se dice que el equilibrio es heterogéneo.
Ejemplos de equilibrios:
a) 2NO2 (g) ↔ N2O4 (g)
b) 3Fe (s) + 4H2O (l) ↔ Fe3O4 (s) + 4H2 (g)
c) H2SO4 + H2O ↔ (HSO4)- + (H3O)+

Equilibrio Químico Molecular Homogéneo
Equilibrio QuímicoMolecular Heterogéneo
Equilibrio Químico Iónico

Por medio de la constante de equilibrio es posible calcular:
1) La concentración de todas las especies en el estado de equilibrio
2) El cambio de concentración que deben sufrir todas las especies para lograr el estado de equilibrio,
desde un estado inicial o transitorio.

Ejemplo:
A partir de la reacción: A + B ↔ 2C
Calcular la concentraciónmolar de todas las especies en equilibrio si: [A]o= 0.40M, [B]o= 0.30M,
Kc=20 y todas las especies se encuentran en 1L de solución ideal.
1. Definir las relaciones estequiométricas de las especies químicas en la ecuación balanceada:
A:B:C
1:1:2
2. Establecer las condiciones iniciales, el cambio y las condiciones de equilibrio:
A
B
C
Inicial
0.40
0.30
0
Cambio
-X
-X
+2X
Equilibrio(0.40-X)
(0.30-X)
2X
3. Establecer la expresión de equilibrio para la reacción:
Kc = [C]2/[A][B]

20 = (2X)2/(0.40-X)(0.30-X)

4. Despejar de la ecuación y resolver para X:
20 = 4X2/0.12 – 0.7X + X2

16X2 –14X + 2.4 = 0

La ecuación cuadrática anterior se puede resolver con: X = [-b ± √(b2 –4ac)]/2a
Como resultado se obtienen las dos posibles soluciones matemáticas para X:
X1=0.64 yX2=0.23
X1 tiene significado matemático pero no físico por que no se puede consumir más cantidad de los
reactivos de lo que había inicialmente; luego hay un consumo neto de 0.23 moles de A y de B
(relación 1:1).
5. Establecer las concentraciones de todas las especies en el equilibrio:
Para A: 0.40 – 0.23 = 0.17 moles
Para B: 0.30 – 0.23 = 0.07 moles
Para C: 2 (0.23) = 0.46 moles
Todas lasespecies en 1L de solución.
NOTA: Para corroborar los resultados, se pueden reemplazar las concentraciones de todas las
especies en la ecuación de equilibrio para hallar la constante y de esta forma comparar el valor
hallado con el valor real establecido.

Factores que afectan el estado de Equilibrio Químico:
El principio general de Le Chatelier indica que ante una alteración inducida en...