5 - Equilibrio Químico

Transcripción

1 - Equlbro Químo 1.- Veloa e Reaón: Se efne veloa e reaón a la anta e uno e los reatvos que esaaree or una e temo, o la anta e uno e los routos que se forman or una e temo. En Lugar e antaes, se suelen usar onentraones molares y la una e temo es el seguno, or tanto la una e veloa es mol l -1 seg os e Reaones: Reaones Químas Irreversbles : enen lugar en un solo sento aa + bb C + D Reversbles : enen Lugar en los os sentos aa + bb C + D Se e que una reaón químa reversble está en equlbro s la veloa e la reaón reta es gual que la veloa e la reaón nversa. (V V ) 3.- Ley el Equlbro Sea una reaón reversble: aa + bb C + D llamamos: Veloa e Reaón reta: [ a [ b e los reatvos on el temo. Veloa e Reaón Inversa: V K [ C [ D e los routos on el temo. Como en equlbro ambas son guales: V K A B a la varaón e la onentraón a la varaón e la onentraón V K V K a [ A [ B b a b V V K [ A [ B K [ C [ D S llamamos K al oente K /K obtenemos: Que es la onoa omo Ley el Equlbro Químo K [ A a [ B b K K [ A a [ B b K es la onstante e equlbro ara onentraones, y tene un valor efno ara aa temeratura y ara aa reaón. K solo varía on la emeratura. La Ley el Equlbro químo solo se ala a gases ó soluones, ya que s alguna sustana se enuentra en estao sólo, sus onentraones son onstantes, or lo que habtualmente no se aareen en la euaón el equlbro. Cuano Se trata e equlbros en fase gaseosa, las onentraones e las sustanas reaonantes ueen ser susttuas or las resones arales resetvas, y la ley e equlbro quea e la sguente forma: ROBLEMAS DE QUIMICA Raúl G.M. 1

2 K C D a b A B one son las resones arales e las sustanas resetvas. n n n R V K rebe el nombre e onstante e equlbro ara resones arales. Cuano el número e moléulas en estao gaseoso e los reatvos es gual al e los routos, K tene el msmo valor numéro que K, ero s hay ambo en el número e moles e gas, se orá obtener una e las onstantes a artr e la otra, e la forma sguente: K K ( R ) n Done n es la varaón el número e moles e gas entre routos y reatvos. ambén este otra onstante e equlbro refera a las fraones molares: que se relaona on K meante la euaón: K K n K C a A D b B Conseraones sobre las onstantes e equlbro: La onstante e equlbro e una reaón es la nversa e la reaón ontrara. Al multlar los oefentes e una reaón or un nº, su onstante e equlbro quea elevaa a ese msmo número. Cuano un roeso tene lugar en varas etaas, la onstante e equlbro el roeso global es el routo e las onstantes e equlbro e los roesos arales. Este una relaón entre la onstante e equlbro K y la Varaón e la energía lbre e Gbbs estánar. o G R lnk 4.- Coente e Reaón: Llamamos oente e reaón,q, a la eresón e la onstante e equlbro (K ó K) alulaa en ualquer momento e la reaón. No neestamos estar en equlbro. A la hora e alular Q ueen ourrr tres osas: Q Cte. e equlbro Es sstema está en equlbro Q > Cte. e equlbro Se roue más la reaón nversa, Q < Cte. e equlbro Se roue más la reaón reta, hasta alanzar el equlbro. hasta alanzar el equlbro. ROBLEMAS DE QUIMICA Raúl G.M.

3 Equlbros Heterogéneos Los equlbros en fase gaseosa, ueen orresoner a reaones homogéneas, toas las sustanas están en estao gaseoso, y reaones heterogéneas, aquellas en las que ntervenen sustanas en estao sólo y líquo, aemás e gases. En éste últmo aso solo se onseran las resones arales e los gases que ntervenen en la reaón, no seno neesaro tener en uenta las e los sólos o líquos, uesto que el efeto e moeraos ambos e resón sobre sustanas en estos estaos uee ser esreao. Ejemlo: En la reaón e síntess el áo sulfhíro a ferentes temeraturas: [ HS 1000 C S (g) + H (g) H S (g) K [ S [ H [ HS 00 C S (l) + H (g) H S (g) K [ H K -100 C S (s) + H (g) H S (s) [ H 1 Vemos a la hora e alular las onstantes e equlbro, solo ntervenen las onentraones e los gases, n las e sólos n las e líquos. S or el ontraro, solo hay líquos y sólos, trabajaremos on las onentraones e los líquos y on la onstante K. Ejemlo: En el equlbro H SO 4 (l) + ZnO (s) ZnSO 4 (l) + H O (l) K [ ZnSO4 [ [ H O H SO Grao e Dsoaón Se llama Grao e soaón α a la fraón e moles en que se soa un omuesto. moles soaos α moles nales n o En algunas oasones oemos enontrar el grao e soaón en %, lo ual quere er que e aa 100 moles nales, se soan α. 7.- Fatores que afetan el equlbro Cuano se mofa alguno e los fatores eternos e un sstema en equlbro, éste evoluona en el sento que tena a reestableer el equlbro emeratura: Cuano aumentamos la temeratura, el equlbro se eslaza en el sento que la reaón sea enotérma (absorbe alor). ROBLEMAS DE QUIMICA Raúl G.M. 3

4 Ejemlo: En la síntess el amonao: N + 3H NH ( ( 3( H < 0 H > 0 S la Reaón es eotérma al aumentar la emeratura se favoree la reaón nversa. S la Reaón es enotérma al aumentar la emeratura se favoree la reaón reta resón: S aumentamos la resón en una reaón, el equlbro se eslaza en el sento en que haya menor número e moles gaseosos. Esto se ebe a que al aumentar la resón smnuye el volumen. Ejemlo: N + 3H NH ( ( 3( En esta reaón, s aumenta, el equlbro se eslaza haa la ereha Conentraón: S aumenta la onentraón e alguna e las sustanas resentes en el equlbro, éste se eslaza en el sento que no aaree ha sustana, ya que la onstante e equlbro no se uee mofar. (K Cte.) Ejemlo: Sea la Reaón: 4 HCl (g) + O (g) H O (l) + Cl (g) Al aumentar [O, la reaón se eslaza haa la ereha S smnuye [H O, la reaón tambén se eslaza haa la ereha 8.- Ejeros Resueltos: 1.- En un reente e un ltro se ntrouen 0,30 moles e CO y 0,60 moles e H y se alenta a 1000 C hasta alanzar el equlbro. Calular el número e moles en el equlbro e las stntas esees, sabeno que K es 1,30. La reaón que se roue es: CO + H CO + H O ( ( ( ( Esrbmos en una tabla los atos e la reaón: Moles Inales Moles en Equlbro CO H CO H O 0,30 0, ,30- O,60- Utlzano la onstante e equlbro K: [ H O [ CO K 1 1 [ CO [ H 0,30 0, De one: 1,30 0,18 0,90 + oerano: 0,30 1,17 + 0,34 0 y resolveno esta euaón obtenemos os 1 3,68 valores: e los uales uno es 0,1 mosble orque las onentraones nales son menores que 3,68. 1,30 ROBLEMAS DE QUIMICA Raúl G.M. 4

5 Entones en el equlbro 0,1, or tanto: Moles Inales Moles en CO H CO H O 0,30 0, ,30- O,60- Equlbro 0,09 0,39 0,1 0,1.- El entaloruro e amono se soa en un 9,% a 18 C y a una atmósfera e resón, en trloruro e antmono y loro. Calular K y K a ha temeratura. El equlbro será: + Cl ( 3( ( S α es el grao e soaón el es el 9,%, quere er que e 100 moles, se soan 9,, entones e un mol lo harán 0,9 moles. Entones: 3 Cl Moles Inales Moles en Equlbro 1- α α α Vamos a alular rmero el valor e K. Las fraones molares e aa uno son: α 1 3 α 1 Cl 1 α 1 α S susttumos en K: α α α K α α 1 + α 1 1 α 1 α 0,9 1 0,9 or tanto: K 9, atm n Como K K ( R ) Nos quea que: K K Y n -1 1 ( R ) K, ,3 10 mol l (0,08 4) K, 10-3 mol l -1 K Cl 3 3 Cl ROBLEMAS DE QUIMICA Raúl G.M.