TEMA Equilibrio Químico [Modo de Compatibilidad]
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GEOQUMICA
Semestre 2
2014TEMA: Equilibrio QumicoEquilibrio Qumico
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La mayora de las reacciones qumicas son reversibles, al menos en cierto grado. En un proceso reversible, la reaccin procede inicialmente hacia la formacin de productos (reaccin directa). En cuanto se forman algunas molculas de producto productos (reaccin directa). En cuanto se forman algunas molculas de producto estas reaccionan y forman molculas de reactivos comenzando el proceso inverso (reaccin inversa).
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El equilibro qumicose alcanza cuando las velocidades de las reacciones directa e inversa se igualan y las concentraciones netas de reactivos y las concentraciones netas de reactivos y productos se mantienen constantes.
El grfico representa una reaccin reversible
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Constante de Equilibrio
Consideremos la siguiente reaccin reversible:
aA(ac) + bB(ac) cC(ac) + dD(ac)
donde a,b,c y d son coeficientes estequiomtricos de las especies A,B,C y D.En equilibrio qumico se cumple:
Kc = [C]cx[D]d
[A]ax[B]b
Donde Kc = Constante de equilibrio expresada en funcin de las concentraciones molares
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Constante de Equilibrio
[ ] [ ]dc DC=
( ) ( )dDc
C PPK =
a A (g) + b B (g) c C (g) + d D (g)
[ ] [ ][ ] [ ]bac BA
DCK =
( ) ( )( ) ( )bB
a
A
DCP
PP
PPK =
La constante de equilibrio depende de la temperatura a que ocurre
la reaccin.
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La expresin de la constante de equilibrio lleva en el numerador la concentracin de productos y en el denominador la de reactantes todos elevadas a las potencias respectivas.
La constante de equilibrio depende de la temperatura a que ocurre la reaccin.
Las concentraciones de las especies reactivas se expresan en Molaridad ( mol/litro).
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Para equilibrios en que intervienen reactivos y productos en diferentes fases (s, l, g o ac) las concentraciones de slidos y lquidos no aparecen en la slidos y lquidos no aparecen en la expresin de la constante de equilibrio
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Relacin entre Kc y Kp
Si n = moles de productos - moles de reactantes.
Se cumple que: Kp = KC (RT)n
La expresin de la constante de equilibrio de reacciones
heterogneas solo incluye las sustancias que participan en estado
gaseoso o en solucin acuosa.
2 NaHCO3 (s) Na2CO3 (s) + H2O (g) + CO2 (g)
Kc = [H2O] [ CO2] Kp = PH2O PCO2
H2O (g) H2O (l)
Kc = 1 / [H2O] Kp = 1 / PH2O
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Ejemplo:
Escriba expresin de Kc para la reaccin:
BaS(s) + 2O2(g) BaSO4(s)Kc = 1
[O2]2
Escriba expresin de Kc para la reaccin:
NiCO3(s) + 2H+(ac) Ni2+(ac) +CO2(g) + H2O(l)
Kc = [Ni2+][CO2]
[H+]2
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Ejercicio: Escriba las expresiones para Kc para las
siguientes reacciones qumicas.
CH4(g) + 2H2S(g) CS2(g) + 4H2(g)
Ni(CO)4 (g) Ni(s) + 4CO(g)
Fe2O3(s) + 3H2(g) 2Fe(s) + 3H2O (l)
FeO(s) + H2(g) Fe(s) + H2O(g)
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Clculo de concentraciones en equilibrio
Ejercicio :
Una mezcla de 0,500 mol de H2 y 0,500 mol de I2 se coloca en un recipiente de acero inoxidable de 1,00 Litro a 430 C. la constante de equilibrio Kc para la reaccin:
H2(g) + I2(g) = 2HI(g) es 54,3 a esa temperatura. Calcule las concentraciones de H , I y HI en equilibrio.las concentraciones de H2, I2 y HI en equilibrio.
H2(g) + I2(g) = 2HI(g)
[ ]inicial 0,500 0,500 0,000
[ ]equilibrio 0,500-x 0,500-x 2x
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54,3 = (2x)2 se extrae raz cuadrada a ambos lados de la ecuacin
(0,500-x)2
7,37 = 2x x= 0,393 M
(0,500 x)
Luego, concentraciones en equilibrio son:
[H2] = 0,500-x = 0,500- 0,393= 0,107 M[H2] = 0,500-x = 0,500- 0,393= 0,107 M
[I2] = 0,500-x = 0,500- 0,393 = 0,107 M
[HI] = 2x = 2x0,393= 0,786 M
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Ejercicio:
El valor de la Kc de la reaccin:
C(s) + CO2(g) = 2CO(g) es 1.6.
Cul es la concentracin de equilibrio de CO si la concentracin de equilibrio de CO2 es 0.50 M?
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Clculo de la constante a partir de las concentraciones en equilibrio:
Calcule la constante de equilibrio de la reaccin siguiente si se determina que un tanque de 3.25 L contiene 0.343 mol de O2, 0.0212 mol de SO3, y
0.00419 mol SO2 en equilibrio.
2SO3(g) = 2SO2(g) + O2(g)2SO3(g) = 2SO2(g) + O2(g)
Kc = [SO2 ]2 x [O2 ]
[SO3]2
Kc = (0,00419/3,25)2 x (0,343/3,25)
(0,0212/ 3,25)2
Kc = 4,15x10-3
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Factores Que Afectan Al Estado de Equilibrio
Las condiciones de la reaccin como: temperatura, presin y
concentracin, pueden desplazar un equilibrio.
El efecto de estos cambios sobre el equilibrio puede predecirse
mediante el PRINCIPIO DE LE CHATELIER.mediante el PRINCIPIO DE LE CHATELIER.
"Al aplicar un cambio sobre un sistema en equilibrio,
ste reacciona desplazando el equilibrio en la direccin que
contrarresta tal cambio".
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Factores Que Afectan Al Estado de Equilibrio
Concentracin
Si se aumenta la concentracin de reactantes el equilibrio se
desplaza a los productos (derecha) y si se aumenta la concentracin
de productos el equilibrio se desplaza a los reactantes (izquierda).
N2O4 2 NO2
2
NO
=
4O2
N
2
2NO
cK
Qu efecto tiene una
disminucin de la [N2O4]?
El equilibrio se desplaza
hacia la izquierda
Qu efecto tiene un aumento
de la [N2O4]?
El equilibrio se desplaza
hacia la derecha
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Ejemplo: analice qu ocurre al disminuir y aumentar concentraciones de las especies: FeSCN, Fe3+ y SCN-
FeSCN (ac) Fe3+(ac) + SCN-(ac)Rojo Amarillo incoloro
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En la siguiente reaccin a 500C, se encuentra que en
equilibrio hay 2 moles de CH2O, 0,5 moles de CO y
0,5 moles de H2 en un recipiente de 2 L, cunto vale
Kc? resp: Kc =16
H2(g) + CO(g) CH2O(g)
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Una mezcla de 0,100 moles de CO2, 0,05000 moles de
H2 y 0,1000 moles de H2O se colocan en un recipiente
de 1,000 L. Se establece el equilibrio siguiente:
CO2 (g) + H2 (g) CO(g)+ H2O(g)
En el equilibrio [CO2] = 0,0954 M.
a) Calcule la concentracin en el equilibrio de todas las
dems especies.
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A cierta temperatura la constante de equilibrio
de la reaccin:
N2O4(g) 2NO2(g) es Kc= 3,51x10-4
Si introduce 0,60 mol de N2O4 en un recipiente
de 1Litro, calcule la concentracin de todas las
especies en equilibrio
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Considere el siguiente equilibrio:
H2(g) + I2(g) 2HI(g)
Si introduce 0,5 mol de H2(g) y I2(g) en un recipiente de
1 litro calcule concentraciones de todas las especies
en equilibrio. Kc = 2,14x10-5