equilibrio químico

Equilibrio QuímicoEquilibrio Químico

Equilibrio: Procesos opuestos están ocurriendo simultáneamente y la misma rapidez

.

El equilibrio químico es un proceso dinámico, en donde participan los reactivos y los productos, cuando los reactivos reaccionan para formar los productos, lo realizan a una velocidad que cada vez es menor, por otro parte, mientras van apareciendo las moléculas de productos, estas pueden reaccionar entre sí, para formar nuevamente reactivo y lo hacen a una velocidad mayor. Este proceso dinámico continúa hasta que la velocidad de formación de producto (velocidad directa) es igual a la velocidad de descomposición de los productos (velocidad indirecta), para formar nuevamente reactivos. En este estado dinámico las concentraciones de los reactivos y los productos permanecen constantes.

Autor: Jesús Rivero Lacruz- Ingeniería Agroindustrial-UCLA- Venezuela

N2 + 3H2 2NH3

REACCIÓN DIRECTA

N2 + 3H2 2NH3

REACCIÓN INDIRECTA


N2 +3H2 2NH3


• El equilibrio químico, se alcanza cuando las velocidades de las reacciones directa (Vd) e indirecta (Vi), se igualan y las concentraciones de reactivos y productos permanecen constante.


Reacciones reversibles

Los reactantes se combinan para formar productos

Los productos pueden también reaccionar para formar reactantes.

Las reacciones reversibles está en equilibrio y las indicamos con doble fecha ().

Reacciones irreversibles estás se dan en un sólo sentido, es decir, se prolongan hasta agotar por lo menos una de las sustancias reaccionantes, se debe simbolizar con una sola flecha ().


Reacciones reversibles2CO(g) + O2 (g) 2CO2 (g)

N2 (g) + H2 (g) NH3 (g)

NH3(g) + H2O(l) NH4OH

Reacciones irreversibles

HCl + Zn ZnCl2 + H22NaOH +

H2SO4 Na2SO4 + 2H2O

2K + 2HNO3 2KNO3 + H2


Equilibrios químicos homogéneos

Equilibrios químicos heterogéneos

Se aplica a las reacciones reversibles, en la que todas las especies (reactivos y productos), se encuentran en la misma fase

2CO (g) + O2 (g) 2CO2 (g)

Se encuentra en las distintas fases.

2Ag(s) + Cl2 (g) 2AgCl(s)

La Ley de acción de masas establece que para una reacción química reversible en equilibrio y a una temperatura constante, una relación determinada de concentraciones de reactivos y productos tienen un valor constante K (la constante de equilibrio). La ley fue enunciada en 1864 por Guldberg a los 28 años de edad y Waage a los 31 años.

Constante de equilibrio (Ley de acción de masas). Se define como la multiplicación de las concentraciones molares en equilibrio de los productos, cada una elevada a sus respectivos coeficientes estequiométricos en la ecuación ajustada, dividido entre la multiplicación de las concentraciones, en el equilibrio de los reactivos, cada una elevada a la potencia que corresponde a su coeficiente estequiométrico, en la ecuación ajustada. La constante de equilibrio se denota: Kc

aA + bB cC + dDReactivos: A y BProductos: C y D Coeficientes estequiométricos: a, b, c y d

ba

dc

BA

DCKc

Los cohortes [ ], significan concentración molar, mol/L o MKc= La constante de equilibrio, relaciona concentraciones de las especies en la reacción química, donde las concentraciones deben ser expresadas en mol/L.

La constante de equilibrio (Kc): Es específica para cada reacción, no depende de las concentraciones iniciales, es adimensional (no tiene unidades).

La regla general en la expresión de la constante de equilibrio (K), se omiten los líquidos y sólidos puros.

2CO(g) + O2 (g) 2CO2 (g)

NH3 + H2O(l) NH4OHEl H2O(l) se omite en Kc por ser líquido.

NH4Cl(s) NH3(g) + HCl(g)

Kc= [NH3] [HCl]

El NH4Cl(s)) se omite en Kc por ser sólido

2Ag(s) + Cl2(g) 2AgCl(s)

El 2Ag(s) y 2AgCl(s) se omiten por ser sólidos

22

22

OCO

COKc

34

NH

OHNHKc

21

ClKc


aA(g) + bB(g) cC(g) + dD(g)

bB

aA

dD

cC

PP

PPKp

Constante de equilibrio, en función de los gases, es preferible expresarla en términos de presiones parciales (atmósferas)

2CO(g) + O2 (g) 2CO2 (g)

N2 (g) + 3H2 (g) 2NH3 (g)

22

22

POPCO

PCOKp

322

23

PHPN

PNHKp


INTERPRETACIÓN DE LA CONSTANTE DE EQUILIBRIO

Kc mayor a 1 (K>1): En equilibrio resultante,

la mayoría de los reactivos se han convertido

en producto, es decir que el equilibrio se

desplaza hacia la derecha.

Kc menor a 1 (K<1): En equilibrio resultante,

la mayoría de los reactivos quedan sin

reaccionar, formándose pequeñas

cantidades de producto, es decir que el

equilibrio se desplaza hacia la izquierda.


“Si un sistema químico en equilibrio reversible, experimenta un cambio en concentración, temperatura o presión, el equilibrio del sistema se modificará en orden de minimizar dicho cambio”.

EFECTO DEL CAMBIO DE CONCENTRACIÓN DE LOS REACTIVOS O PRODUCTOS

EFECTOS POR EL CAMBIO DE PRESIÓN DEBIDO A UN CAMBIO DE VOLUMEN

EFECTOS DE LOS CAMBIOS EN LA TEMPERATURA

EFECTO DE UN CATALIZADOR


EFECTO DEL CAMBIO DE CONCENTRACIÓN DE LOS REACTIVOS O PRODUCTOS

2SO2 (g) + O2 (g) 2SO3 (g)

Un aumento de la concentración de uno de los reactivos, provoca un desplazamiento del equilibrio hacia la formación de productos, y por tanto, al consumo del reactivo en exceso, es decir, el equilibrio se orienta hacia la derecha.


¿Qué ocurre si se disminuye o sustrae la concentración del reactivo SO3 (g) de la reacción en equilibrio?

2SO2 (g) + O2 (g) 2SO3 (g)

Una disminución de la concentración de uno de los reactivos en un sistema en equilibrio, desplazaría el equilibrio en la reacción química hacia la regeneración de la especie, por tanto el equilibrio se orientaría hacia la izquierda.


Problema. Localice la dirección del desplazamiento en la posición de equilibrio, para esta reacción: As4O6 (s) + C(s) As4 (g) + CO(g)

Siguientes cambios:•Eliminación de monóxido de carbono (CO(g))

•Adición de As4 (g)

equilibrio se desplaza hacia productos, o hacia la derecha

se desplaza hacia reactivos o hacia la izquierda.


EFECTOS POR EL CAMBIO DE PRESIÓN DEBIDO A UN CAMBIO DE VOLUMEN

Los cambios, en la presión en un equilibrio químico, sólo afectarán las reacciones en equilibrio en fase gaseosa, y donde el número de moles de los reactivos sea diferente del número de moles de los productos.

2SO2 (g) + O2 (g) 2SO3 (g)

Los moles gaseosos de los reactantes 2SO2 (g) + O2 (g)

Los moles gaseoso del producto2SO3 (g)

sistemas gaseosos al disminuir la presión (P), el volumen (V), aumenta y al aumentar la presión (P), disminuye el volumen (V)


Al aumentar la presión (disminución de volumen),

El equilibrio se desplazará hacia donde hay menor número de moles gaseosos, con la finalidad de disminuir la formación de los reactivos o productos, que se encuentre en mayor cantidad de moles.


Al disminuir la presión (aumenta el volumen)

Si se disminuye la presión (P), aumenta el volumen, y el equilibrio se desplaza hacia la producción de mayor número de moles de gas. En esta reacción 2SO2 (g) + O2 (g) 2SO3 (g)

hacia los reactivos por tener mayor número de moles.

En conclusiónCuando se aumenta la presión (disminución de volumen), el equilibrio se desplaza hacia el lado de la reacción química, donde existan menor número de moles gaseosos. Cuando se disminuye la presión (aumenta el volumen), el equilibrio se desplaza hacia donde hayan mayor número de moles gaseosos.


Problema. Pronostique la dirección de la reacción, al aumentar la presión (disminución del volumen), en la siguiente reacción.

PCl5 (g) PCl3 (g)+ Cl2(g)

el equilibrio se desplaza hacia los reactantes (hacia la derecha, por tener menor número de moles)

H2 (g)+ CO2(g) H2O (g)+ CO(g)

Problema. Prediga la dirección de la reacción, al aumentar la presión (disminución del volumen), en la siguiente reacción.

NO TIENE EFECTO SOBRE EL EQUILIBRIO


EFECTOS DE LOS CAMBIOS EN LA TEMPERATURA


Problema Si a la siguiente reacción endotérmica: Calor + Co (H2O)6

2+(ac)+4Cl- CoCl4

2-(ac)+6H2O(l)

El equilibrio se desplaza hacia los productos provocando mayor formación de productos

equilibrio hacia los reactivos o hacia la izquierda, para contrarrestar el exceso de calor.


Problema: Si se aumenta la temperatura a la siguiente reacción exotérmica:

CO (g)+ 3H2 CH4(g) + H2O + calor

La temperatura, es el único factor que afecta el valor de la constante de equilibrio (K)


En las reacciones exotérmicas (ΔHº-)Un aumento de temperatura, al sistema favorecerá la reacción hacia los reactivos, y disminuye el valor de K.Una disminución de temperatura al sistema, favorecerá la reacción hacia los productos y aumenta el valor de K.

Se desplaza hacia la izquierda

A+BC+D+ Δ ΔHº -

En las reacciones endotérmicas (ΔHº+)Un aumento de temperatura al sistema, favorecerá la reacción hacia los productos y aumenta el valor de K.Una disminución de temperatura al sistema, favorecerá la reacción hacia los reactivos y disminuye el valor de K

Se desplaza hacia la derecha A+BC+D+ Δ

Δ + A+BC+D ΔHº +Autor: Jesús Rivero Lacruz- Ingeniería Agroindustrial-UCLA- Venezuela

EFECTO DE UN CATALIZADOR

Un catalizador es una sustancia química, simple o compuesta, que modifica la velocidad de una reacción química, interviniendo en ella, pero sin llegar a formar parte de los productos resultantes de la misma.

La presencia de un catalizar no modifica la constante de equilibrio, y tampoco desplaza la posición de un sistema en equilibrio.


equilibrio químico

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