Equilibrio Palabras Claves. Introducción. constante de equilibrio ( K )

Transcripción

1 Equilibrio Palabras Claves constante de equilibrio ( K ) Introducción Para aquellas reacciones que consisten en una sola colisión, la velocidad de reacción puede ser expresada mediante la inserción de las concentraciones de los reactantes en la expresión:, Donde y son los reactivos. Para las reacciones que tienen mecanismos de reacción de dos o más etapas, la relación entre la concentración de un reactivo particular y la velocidad de reacción es más complejo. La tasa de estas reacciones todavía se puede expresar de una manera similar, pero los reactantes deben entrar en la expresión y la forma en que se encuentren implicados debe determinarse experimentalmente. En la sección anterior se presentó la posibilidad de una reacción inversa. Para la reacción entre y con rendimiento de y, tenemos no sólo la reacción directa: también podríamos tener una reacción inversa: Si se produce esta reacción inversa, sería la misma colisión simple que estuvo involucrado en la reacción directa. Por lo tanto, la velocidad de reacción de la reacción inversa podría expresarse como:, Donde los productos y se han convertido en reactivos Cuando esta reacción alcanza el equilibrio y los dos tipos se convierten en constantes e iguales,

2 y Manipulación algebraica de los rendimientos de expresión Dado que tanto y son constantes, entonces dividiendo una constante por otros rendimientos da otra constante. La nueva constante se denomina la constante de equilibrio y se simboliza con la letra mayúscula. La constante de equilibrio La constante de equilibrio ( o ) representa una relación matemática que muestra cómo la concentración de un componente de reacción está relacionada con la concentración de otros reactivos y productos en el equilibrio. A veces, es posible que vea la constante de equilibrio por escrito con otros subíndices, como,,, o. Estos indican que la constante describe un tipo específico de reacción, pero operan exactamente de la misma forma como cualquier otra constante de equilibrio. La constante de equilibrio para cualquier reacción puede escribirse siguiendo algunas reglas simples. Ya hemos visto cómo se escribe la expresión de una reacción genérica simple: Pero supongamos que la reacción fuese:. Escribir la ecuación con un coeficiente de 2 frente a la es exactamente lo mismo que escribir la ecuación de la siguiente manera: En esta segunda forma de la ecuación, acabamos de escribir dos veces en lugar de utilizar un coeficiente para mostrar que dos moléculas están involucradas en la reacción. Si escribimos la expresión de la constante de equilibrio de esta última ecuación, se vería así:

3 Con nuestro conocimiento del álgebra, sabemos que la escritura es lo mismo que escribir equilibrio se convertiría en. Por lo tanto, la constante de Como se puede ver, el coeficiente en la ecuación se ha convertido en un exponente de la constante de equilibrio. La regla general para escribir una expresión constante de equilibrio es escribir el coeficiente de cada especie en la reacción como un exponente en la expresión de la constante de equilibrio. Así, para la reacción: donde el caso más bajo y son los coeficientes, la expresión de la constante de equilibrio sería: He aquí un ejemplo de la ecuación y su expresión constante de equilibrio. Hay casos en que la concentración de un reactivo o producto en particular no cambia cuando se utiliza o se produce. La concentración de una sustancia son los moles de la sustancia dividida por el volumen (en litros) de la sustancia. En el caso de una sustancia disuelta en un vaso de agua, su volumen es el mismo que el volumen de la solución. Si la mitad de la sustancia se usa en una reacción, el medio restante se disuelve todavía en el mismo volumen de agua. Por lo tanto, su concentración se reducirá a la mitad. Sin embargo, en el caso de un reactivo sólido, no se disuelve en el agua, por lo que su volumen es el volumen del sólido en sí. Si la mitad del sólido se utiliza en una reacción, la cantidad de moles restantes se reduce a la mitad, pero el volumen del sólido también se reduce a la mitad. Su concentración, a continuación, se mantiene exactamente la misma. Esto también ocurre en cualquier líquido o sólido que no se disuelva en una solución. Si el estado de un reactivo o producto se indica mediante o, su concentración puede cambiar, pero si su estado se indica mediante o, su concentración no se puede cambiar.

4 Dado que las concentraciones de estas sustancias no se pueden cambiar, el valor numérico de la expresión de la constante de equilibrio será una constante. Para simplificar la expresión de equilibrio, estas constantes se pueden combinar algebraicamente con para producir una nueva constante. Para evitar confusiones, los químicos han decidido omitir siempre sólidos y líquidos de la expresión de equilibrio, y se supone que los valores de concentración constantes para los componentes de la reacción ya se combinan en la constante de equilibrio. He aquí algunos ejemplos. Tenga en cuenta que el coeficiente de 3 se convierte en un exponente. Tenga en cuenta que los dos sólidos se omiten y los coeficientes se convierten en exponentes. Note que los sólidos se omiten y el coeficiente se convierte en un exponente. Tenga en cuenta que el agua líquida se omite y el denominador se omite cuando es 1. Matemáticas con Expresiones de Equilibrio Las matemáticas que se encuentran involucradas con las expresiones de equilibrio pueden ir desde lo más simple a lo más complejo. Por ejemplo, observa el siguiente ejemplo: Ejemplo 1 Determinar el valor de cuando las concentraciones de equilibrio son:

5 Son los reactivos o productos favorecidos? Explique su respuesta. Paso 1: Escribir la expresión de la constante de equilibrio: Paso 2: Sustituya en valores dados y resuelva: El valor de la constante de equilibrio es la relación de las concentraciones de los productos más la de los reactivos. Por lo tanto, un valor de 4,9 para la constante de equilibrio indica que hay más productos (numerador) que reactivos (denominador). Si la constante de equilibrio es 1 o casi 1, indica que las molaridades de los reactivos y los productos son aproximadamente la misma. Si el valor de la constante de equilibrio es un gran número, indica que la gran mayoría del material está en forma de productos en el equilibrio, y decimos que "los productos están fuertemente favorecidos." Si la constante de equilibrio es pequeña, indica que los reactivos están fuertemente favorecidos. Ejemplo 1 A una temperatura dada, la reacción produce las siguientes concentraciones en el equilibrio: Buscar. Paso 1: Escriba la expresión de equilibrio: Paso 2: Sustituya los valores dados y resuelva:

6 Ejemplo 2 Por la misma reacción y la misma temperatura que el ejemplo anterior, las concentraciones de las sustancias en el equilibrio se convierten en:. Cuál es la concentración de? Puesto que es la misma reacción a la misma temperatura, el valor de será el mismo, Paso 1: Reorganizar la expresión de la constante de equilibrio para resolver la incógnita: Paso 2: Sustituya y resuelva: Resumen de la lección La constante de equilibrio,, es una relación matemática que muestra cómo las concentraciones de los productos varían con la concentración de los reactivos. Si el valor de es mayor que, los productos de la reacción son favorecidos; si el valor de es menor que, los reactivos en la reacción son favorecidos; si es igual, ni los reactivos ni productos son favorecidos.

7 Energía cinética de cuerpos rígidos La energía es la capacidad que tiene un objeto para hacer el trabajo, y al igual que el trabajo, la unidad de energía es el Julio (J). La energía existe en muchas formas diferentes pero la más conocida se denomina energía cinética. La energía cinética es a menudo considerada como la energía del movimiento, ya que se utiliza para describir los objetos que se están moviendo. Recuerde, sin embargo, que la energía es la capacidad de un objeto para hacer el trabajo. Cualquier objeto en movimiento tiene la capacidad de causar que otro objeto rígido se mueva si chocan entre sí. A esta capacidad es a la que llamamos como energía cinética de un objeto rígido: es la capacidad de cambiar el movimiento o posición de otro objeto simplemente al chocar con él. La ecuación de la energía cinética de un objeto rígido depende de su masa y de la velocidad:, La energía cinética de un objeto en movimiento es directamente proporcional a su masa y directamente proporcional al cuadrado de su velocidad. Esto significa que un objeto con el doble de la masa y velocidad tendrá el doble de la energía cinética, mientras que un objeto con la misma masa y dos veces la velocidad tendrá el cuádruple de la energía cinética. La energía cinética de un objeto rígido se puede cambiar mediante el trabajo en el objeto. El trabajo realizado sobre un objeto es igual a la ganancia de energía cinética o pérdida por el objeto. Esta relación se expresa en el teorema de trabajo-energía Ejemplo 1. Un agricultor lanza una paca de 7,56 kg de heno con una velocidad final de 4,75 m / s. (A) Cuál es la energía cinética de la paca? (B) La paca se encontraba originalmente en reposo. Cuánto trabajo se hizo en la paca para darle esta energía cinética?

8 (A) (B) Ejemplo 2 Cuál es la energía cinética de un coche en movimiento de 750 kg a 50.0 km / h.? Ejemplo 3 Cuánto trabajo se debe hacer en un coche de 750 kg para reducir la velocidad de 100 km / h a 50,0 km / h..? Sabemos que la de este coche cuando está en movimiento a 50,0 kmh es de julios. Si el mismo coche va dos veces más rápido, su será cuatro veces más grande porque es proporcional al cuadrado de la velocidad. Por lo tanto, cuando este mismo coche se mueva a 100. Km / h, es el Joules. Por lo tanto, el trabajo realizado para frenar el coche de 100. Km / h en 50,0 km / h con Resumen La energía es la capacidad de cambiar el movimiento de un objeto. La energía del movimiento se llama energía cinética. La fórmula de la energía cinética es. El trabajo realizado sobre un objeto es igual a la ganancia de energía Revisión cinética o pérdida por el objeto,. Un cometa con una masa de 7, kg se está moviendo con una velocidad de 25,000 m / s. Calcule su energía cinética. Un rifle puede disparar una bala de 4,00 g a una velocidad de 998 m / s..

9 -Hallar la energía cinética de la bala. - Qué trabajo se realiza en la bala si parte del reposo? -Si el trabajo se realiza sobre una distancia de 0,75 m, cuál es la fuerza media sobre la bala?