Tema 3 QGII Aula Virtual
Térmico
Tema 3
Equilibrios
El equilibrio en las
reacciones químicas
Material
Equilibrio químico
Gases
Sólidos/líquidos
En disolución
Equilibrio de fases
QG II
Amparo Olba
1
1
CONTENIDO
Amparo Olba
2
CONDICIÓN GENERAL DE EQUILIBRIO
QUÍMICO
Estado de equilibrio:
estado en el cual la composición del sistema no varía
1. Condición general de equilibrio químico
2. Equilibrioquímico en sistemas gaseosos ideales
3. Expresiones de la constante de equilibrio
4. Variación de la constante de equilibrio con la temperatura
5. Equilibrios en sistemas gaseosos heterogéneos.
.
• Los sistemas evolucionan espontáneamente hasta un estado
de equilibrio
• El equilibrio es dinámico
6. Respuesta del equilibrio a un cambio de condiciones.
Principio de Le Chatelier
QG II
QG II
• Enunas condiciones determinadas el estado de equilibrio es
el mismo independientemente de la dirección desde la que se
llega
Amparo Olba
3
QG II
Amparo Olba
4
A P i T constantes, el sentido del cambio espontáeo es el sentido
de la disminución de G.
NN2 ++33HH2 !
!22NH
NH3 3
2
2
[[ ]
[Llibre p.83]
Reacción espontánea: !G < 0
!G =
" G(prod) # " G(reac)
prod
reac
Inicio: !G < 0
"G(prod) < " G(reac)
prod
Equilibrio: !G = 0
!
[t
QG II
!
5
Amparo Olba
reac
! G(prod) = ! G(reac)
!
prod
QG II
reac
Amparo Olba
6
!
EQUILIBRIO QUÍMICO EN SISTEMAS GASEOSOS
IDEALES
2
a A(g) + b B(g) " c C(g) + d D(g)
!G =
Equilibrio Homogéneo
" G(prod) # " G(reac) = cG
C
prod
+ dGD # aGA # bGB
reac
Para una mezcla de gases ideales: Gi = Gio + RTln
Pi
Pº
o
D
o
A
o
B
c
d
"P %"P %
$ C' $ D'
# Pº & #!Pº &
!G = !Gº + RTln
a
b
"P % "P %
A
B
$ ' $ '
# Pº & # Pº &
!
QG II
!
!G = !Gº + RTlnQ
Isoterma de reacción
Q : Cociente de reacción
7
Amparo Olba
!
( " %c " %d +
* $ PC ' $ PD ' * # Pº & # Pº & !G = !Gº + RTln *
! " P %a " P %b * A
B
*) $# Pº '& $# Pº '& -,
=0
eq
P
P
P
P
!G = cG + dG " aG " bG! + cRTln C + dRTln D " aRTln A " bRTln B
Pº
Pº
Pº
Pº
o
C
Cuando sellega al equilibrio: !G = 0
!
Kpº
Constante de equilibrio
termodinámica
(adimensional)
!Gº + RTlnKpo = 0 ; !Gº = "RTlnKpo
Kpo = e !"Gº/RT
!QG II
Amparo Olba
8
Kpo = e ! "Gº/RT
[Llibre p.86]
Predicción del sentido de una reacción
Conclusiones:
• Si !Gº >> 0 ; Kpº << 1 : poca tendencia R # P
• Si !Gº << 0 ; Kpº >> 1 mucha tendencia R # P
• Kpº > 0 y depende de !Gº
• !Gº sólo depende deT
Kpº también
• Tenemos dos maneras de determinar Kpº
c
d
'!
$ !
$ *
) # PC & # PD & ,
) " Pº % " Pº % ,
K po = )
a
b ,
) ! PA $ ! PB $ ,
)( #" Pº &% #" Pº &% ,+
QG II
!
!
• Si Q < Kpº
!
c
d
'!
$ !
$ *
) # PC & # PD & ,
) " Pº % " Pº % ,
K po = )
a
b,
) ! PA $ ! PB $ ,
)( #" Pº &% #" Pº &% ,+
Dimensiones: P!%
c
d *
'
PC ) (PD ) ,
(
)
; Kp =
) P a P b,
( ( A ) ( B ) +eq
Adimensional
c
R! P no espontánea
(P ! R espontánea)
• Si Q = Kpº
Equilibrio
!G = 0
Ejemplo 4.2 ( Llibre p.88)
10
Kp = Kx
Kp = Kc= Kx
VARIACIÓN DE LA CONSTANTE
DE EQUILIBRIO CON LA TEMPERATURA
d!Gº
o
T " !Gº
!Gº dlnKp
1 dT
!Gº = "RTlnK ; lnK = "
;
="
RT
dT
R
T2
(!Gº = !Hº "T!Sº ;
( !% = c + d - a - b )
11
!
dT
!
o
p
d!Gº
! )
= "!Sº
dT
dlnKpo
Si P = 1atm Kp=Kx
Ejemplo 4.3 ( Llibre p.90)Cambiando la temperatura
o
p
En función de las fracciones molares: Kx
(P)!%$
4
[Llibre p.92]
d
$
$
!
• Si Q > Kpº !G > 0
Cambiando la constante de equilibrio
!"C#$ !"D#$
!
En función de las concentraciones:
Kc =
a
b
[Llibre p.89]
Dimensiones: [ ]!%
!" A#$ !"B#$
Si !% = 0
R !P espontánea
¿Como se puede modificar la situación de equilibrio?
eq
Kp = Kc
!G < 0
!
EXPRESIONES DE LA CONSTANTEDE EQUILIBRIO
(RT)!%$
!
9
Amparo Olba
Q
Kpo
!Gº = "RTlnKpo
Kpo = e ! "Gº/RT
eq
3
!G = "RTlnKpo + RTlnQ = RTln
!G = !Gº + RTlnQ
=
!Hº
RT 2
dlnKpo
dT
=!
1 !T"Sº ! "Gº "H o
=
R
T2
RT 2
Ecuación !
de Van’t Hoff
12
dlnKpo
Conclusiones:
dT
=
a) Si !Hº > 0 (endotérmica)
!Hº
>0
RT2
!Hº
RT 2
[Llibre p.92]
dlnKpo
dT
=
!Hº
RT 2
b) Si !Hº < 0 (exotérmica)
!
T ! K op !
R!P...
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