Indica que una reacción tiene lugar solo cuando las partículas chocan con orientación adecuada y con suficiente energía.

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1 UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA FACULTAD DE CIENCIAS MÉDICAS, CUM UNIDAD DIDACTICA QUIMICA, PRIMER AÑO GUIA DE ESTUDIO 2015 SEMANA 11 VELOCIDAD DE REACCION Y EQUILIBRIO QUIMICO Elaborado por: Licda. Sofía Tobías de Rodríguez Para elaborar ésta guía lea el CAPÍTULO 9 DEL LIBRO DE TEXTO. I. CINETICA QUÍMICA Es el estudio de las velocidades de reacción y de los factores que las afectan o modifican. 1. En el siguiente cuadro debe colocar la definición de cada uno de los siguientes términos. Siga el ejemplo. TÉRMINO Teoría de Colisiones DEFINICIÓN Indica que una reacción tiene lugar solo cuando las partículas chocan con orientación adecuada y con suficiente energía. Energía de Activación Velocidad de Reacción 2. Las condiciones para que ocurra una reacción son: a. b. c. 3. Explique cada una de las siguientes aseveraciones: a. La frecuencia de colisiones depende de la Concentración de reactivos: 1/10

2 b. La frecuencia de colisiones depende de la Temperatura II. FACTORES QUE AFECTAN LA VELOCIDAD DE REACCIÓN 4. A la izquierda del siguiente cuadro encontrará los factores que afectan la velocidad de reacción; responda la pregunta del lado derecho y luego escriba un ejemplo de la vida cotidiana. Siga el ejemplo. FACTORES AFECTAN VELOCIDAD REACCIÓN a. Temperatura QUE LA DE CÓMO AFECTA LA VELOCIDAD DE REACCIÓN? / EJEMPLO b. Concentración de Reactivos c. Catalizadores d. Área superficial Cuando las partículas de los reactivos son de menor tamaño (mayor área superficial) se aumenta la velocidad de reacción, debido a que se tiene mayor contacto entre los reactivos por lo tanto aumentan las colisiones entre las mismas. Ej. El carbón arde más rápido cuando los trozos son pequeños; y si está finamente pulverizado, arde tan rápido que provoca una explosión. 2/10

3 5. En el siguiente cuadro indique si se presenta mayor ó menor velocidad de reacción en cada caso: FACTOR a. Disminución de la temperatura b. Presencia de catalizador MAYOR O MENOR VELOCIDAD DE REACCION c. Aumento de la concentración de los reactivos d. Ausencia de catalizador e. Aumento de temperatura f. Aumento del área superficial Mayor velocidad de reacción. III. EQUILIBRIO QUÍMICO 6. Complete el siguiente cuadro siguiendo el ejemplo TÉRMINO Reacción Directa DEFINICIÓN Reacción Inversa Reacción Reversible Equilibrio Químico Se presenta cuando la velocidad de la reacción directa e inversa es la misma y la concentración de reactivos y productos no presenta cambios. N 2(g) + H 2(g) NH 3 (g) 3/10

4 IV. CONSTANTE DE EQUILIBRIO Expresión de la Constante de Equilibrio 7. Cómo se elabora la expresión de la constante de equilibrio para una ecuación? 8. Indique a qué se refiere cada uno de los siguientes términos y de un ejemplo en cada uno: Equilibrio Homogéneo Equilibrio Heterogéneo Ley de Acción de Masas (LAM) (Equilibrio Químico o Ley de acción de masas) Es una generalización de la expresión de la constante de equilibrio para cualquier tipo de reacción reversible. La expresión de ésta ley fue propuesta en 1864 por dos químicos noruegos, basándose en el estudio experimental de numerosas reacciones reversibles y sobre la cinética de reacciones químicas. Esta expresión matemática se conoce como LEY DE ACCIÓN DE MASAS, el valor de Keq depende de la temperatura. aa + bb cc + dd K eq = [C] c. [D] d [A] a. [B] b 4/10

5 9. Complete el siguiente cuadro, siga el ejemplo. a. ECUACIÓN (sin balancear) EQUILIBRIO HOMOGENEO/ HETEROGENEO CO (g) + 2H 2(g) CH 3 OH (l) K eq = 1 HETEROGÉNEO EXPRESION DE LA CONSTANTE DE EQUILIBRIO (Keq) [CO] [H 2 ] 2 b. CaCO 3(s) CaO (s) + CO 2 (g) c. SO 2(g) + O 2(g) SO 3(g) d. N 2(g) + H 2(g) NH 3 (g) e. NO (g) + O 2(g) NO 2(g) 10. Cálculo de la Constante y Concentraciones en el Equilibrio PROBLEMA a. Para la siguiente reacción en equilibrio: SOLUCIÓN a. Balanceo de la ecuación: H 2(g) + I 2(g) HI (g) H 2(g) + I 2(g) 2 HI (g) calcule la K eq, si las concentraciones en el equilibrio son: [H 2 ] = 0.2 ; [ I 2 ] = 0.2 ; [HI] =1.6 b. Elaboración de la expresión de la constante de equilibrio: K eq = PRODUCTOS K eq = [HI] 2 REACTIVOS [H 2 ]. [I 2 ] c. Calculo del valor de la constante de equilibrio: Keq = [1.6] 2 Keq= 64 [0.2]. [0.2] 5/10

6 b. Calcule el valor de la constante de equilibrio (Keq) para la reacción (sin balancear): N 2(g) + H 2(g) NH 3(g) Si las concentraciones en el equilibrio son: [N 2 ] =0.7; [H 2 ] = 7.5; [NH 3 ] =1.05 c. Cuál es la concentración en el equilibrio de H 2, en la siguiente reacción? H 2(g) + I 2(g) 2 HI (g) Keq = 52;[I 2 ] = 0.3 y [HI] = 0.9 d. Para la reacción en el equilibrio: PCl 3(g) + Cl 2(g) PCl 5(g) encuentre la [Cl 2 ] con los siguientes datos: [PCl 3 ] = [PCl 5 ] =0.235 K eq = 2.05 x 10-2 e. Para la siguiente reacción, calcule el valor de K eq si se tienen los siguientes datos: [Cl 2 ] = 5 ; [CO] =2 [COCl 2 ] = 20 Cl 2(g) + CO (g) COCl 2(g) 6/10

7 Valores de la K eq Los valores de la constante de equilibrio pueden ser grandes o pequeños, dependiendo si se alcanza el equilibrio con más productos que reactivos o al contrario. 11. Qué nos indica un valor de constante de equilibrio grande? Y Un valor pequeño? 12. Llene el siguiente cuadro, siga el ejemplo: K eq <1 K eq = 1 K eq >1 Favorece Reactivos Reactivos > Productos 13. Complete el cuadro siguiendo el ejemplo: Valor de la Constante de equilibrio El equilibrio se desplaza a la formación de: REACTIVOS / PRODUCTOS a. Keq= 0.62 REACTIVOS b. Keq= 60 c. Keq= 2.4 X10-6 d. Keq= 3.24 e. Keq= 6.44X10-3 V.Cambio en las Condiciones de Equilibrio. Principio de Le Châlelier 14. Qué dice el principio de Le Châtelier? 7/10

8 15. Según el principio de Le Châtelier, prediga la dirección del desplazamiento cuando se aplica la perturbación que se le indica en cada caso. Utilice la siguiente simbología: SIMBOLO SIGNIFICADO Aumento Disminución A la derecha A la izquierda REACCIÓN EN EL EQUILIBRIO PERTURBACIÓN DIRECCIÓN DEL EQUILIBRIO DESPUES DE APLICAR LA PERTURBACIÓN a. SO 2 Cl 2 (g) SO 2 (g) + Cl 2 (g) [Cl 2 ] b. 2NO (g) +O 2 (g) 2NO 2(g) Presión c. Temperatura N 2(g) + 3 H 2(g) 2NH 3(g) +calor d. N 2 O 4(g) + calor 2NO 2(g) Temperatura e. N [NF 2 ] 2 F 4(g) + calor 2NF 2 (g) f. H 2(g) + I 2(g) 2 HI (g) [H 2 ] g. 2PbS (g) + 3O 2(g) 2PbO (s) + 2 SO 2(g) Presión h. SO 2 Cl 2 (g) SO 2 (g) + Cl 2 (g) [SO 2 ] 8/10

9 16. Con respecto a las ecuaciones anteriores, responda: (responda utilizando la simbología anterior) i. En la reacción a : al aumentar la concentración de SO 2 Cl 2, Qué sucede con SO 2? ii. En la reacción c Cómo afecta un incremento de la concentración de H 2? a la [N 2 ] y a [NH 3 ] iii. Si a la reacción g se le extrae PbO, qué sucede con la [PbS] y con la de [SO 2 ] - iv. A la reacción b se le extrae NO, qué sucede con la [O 2 ] y la de [NO 2 ]. VI. Lectura Lea en su libro de texto: LA QUIMICA EN LA SALUD : Equibrio oxigeno-hemoglobina e hipoxia, luego responda las siguientes preguntas: 17. Escriba la ecuación que representa el transporte de oxígeno en el cuál hay un equilibrio entre hemoglobina (Hb), Oxígeno (O 2 ) y Oxihemoglobina (HbO 2 ). 18. Elabore la expresión de la K eq para la ecuación anterior: 19. Hacia donde se desplaza el equilibrio cuando se incrementa la [O 2 ] en el pulmón: 20. Al disminuir la [O 2 ] en los tejidos qué sucede con el equilibrio? 21. Según el princio de Le Châtelier: hacia dónde se desplaza el equilibrio cuando se produce una condición de hipoxia? 22. Una persona con hipoxia presenta los siguientes síntomas: 23. Qué tratamiento inmediato se da a una persona que presenta mal de altura? 9/10

10 24. Una persona que vive a gran altura puede tener % más de eritrocitos que otra que vive a nivel del mar. VII. Resolución de Problemas del libro de texto. En hojas adicionales elabore los siguientes problemas: Problema * Página 9.15 a y c b,c y d ; además elabore la expresión 353 de la constante de equilibrio para cada una de las ecuaciones a,b y c b y d 365 *Puede encontrar los resultados en el libro. VIII. RESULTADOS DE PROBLEMAS DE LA GUÍA PROBLEMA RESULTADO 10.b K eq = 3.7 x c [H 2 ] = d [Cl 2 ] = e K eq = 2 10/10