1 EQUILIBRIO QUIMICO Cuando se está en presencia de una reacción química reversible, los reactivos se combinan para formar productos velocidad y los productos también se combinan para formar reactivos, cada uno a una determinada velocidad. (velocidad de reacción), la cual se representa con una doble flecha entre reactivos y productos. En estas reacciones se llega a un punto de equilibrio dinámico cuando ambas velocidades se igualan. Este doble sentido en las reacciones que es muy común en química. Equilibrio dinámico: se refiere a que las moléculas no cesan en su movimiento, sino que las sustancias siguen combinándose formando tanto productos como reactivos. El equilibrio químico se representa a través de una expresión matemática llamada constante de equilibrio. Las concentraciones relativas de las sustancias reaccionantes y de los productos de la reacción en el equilibrio, dependen de la naturaleza de las sustancias CONSTANTE DE EQUILIBRIO En una reacción hipotética: a A + b B< > c C + d D La constante de equilibrio esta dado por: Kc = [D] d. [C] c [A] a. [B] b a,b,c,d = Está dado en moles. [ ] = significa concentración molar (Molaridad) La constante de equilibrio químico es igual: al producto de las concentraciones de los productos elevados a sus coeficientes estequiométricos (c y d) dividido por el producto de las concentraciones de los reactivos elevados a sus coeficientes estequiométricos (a y b). Estos coeficientes son los números que equilibran a las reacciones químicas. La constante no varía ( por eso es constante). Solo depende de la temperatura. A cada temperatura distinta habrá valores diferentes de constantes para la misma reacción.
2 CUANTIFICACIÓN DE K Según el valor que tenga la K de equilibrio, se tendrá una idea certera de lo completa que puede llegar a ser una reacción. Si la constantek es grande, mucho mayor que 1, K>>1la reacción tiende a completarse a favor de los productos, caso contrario sucede si la K<<1 es muypequeña. Nota: La constante NO tiene unidades. M vs T ANÁLISIS GRÁFICO Note que en el eje Y de la variable dependiente que grafica la concentración, es medida en unidad de moles por litro es decir Molaridad. En el tiempo t=0 cuando inicia la reacción química, no hay moles de productos, pero si de reactivos. A medida que transcurre el tiempo, disminuye la concentración molar de reactivos y aumenta la concentración molar de productos. Finalmente se llega al equilibrio (de la raya punteada a la derecha), cuando se estabiliza la cantidad molar de reactivos y productos, coexistiendo. Vvs T La gráfica cuantifica la velocidad de la reacción con la variación del tiempo. (V vs T). velocidad Vd : Los reactivos A y B, reacciona a esa velocidad,la cual va disminuyendo en el tiempo hasta
3 formar producto C y alcanzando el equilibrio, luego de la raya punteada. Velocidad Vi: El producto C representa la velocidad de reacción de los productos que en un inicio es de ceo 0, pero que se incrementa en el tiempo Finalmente, ambas velocidades se hacen iguales en el tiempo, dando lugar al equilibrio químico. REPRESENTACIONES GRÁFICAS 1. Ejemplo genérico Interprete y escriba. Tenga presente la configuración de los reactantes y de los productos 2.El tetraóxido de di nitrógeno El tetraóxido de di nitrógeno poco coloreado, se descompone dando como producto 2 moles de dióxido de nitrógeno color café. Al aumentar las moles de tetraóxido N 2 O 4, se observa un aumento de los productos indicado por el cambio de color oscuro.
4 PRINCIPIO DE LE CHATELIER: Cuando se habla de equilibrio aplicado a sistemas químicos, siempre se hace hincapié en el Principio de Le Chatelier, que se enuncia así: Cuando una reacción química se somete a una modificación de temperatura, de presión o concentración, el equilibrio se desplaza de manera que compense esa modificación. En otras palabras, si se aumenta la concentración de una de las sustancias en equilibrio, lo que hará es disminuir esa concentración en el sentido contrario de la reacción química, igual pasa si se aumenta la temperatura o la presión. de color oscuro. Temperatura:En el dibujo al aumentar la temperatura de tetraóxido N 2 O 4, se observa un aumento de los productos indicado por el cambio Las reacciones químicas exotérmicas y endotérmicas Las reacciones exotérmicasgeneran calor o endotérmicasabsorben calor. La reacción siempre virará en el sistema de manera que vaya dela reacción de mayor calor al de menor calor, a fin de disminuir esta variable. Una reacción exotérmica: 2H 2 O H 3 O+ + OH- Cuando la temperatura pasa de 0 C a 100 C, la constante K aumenta 100 veces Una reacción endotérmica: H 2 + I 2 2HI Cuando la temperatura pasa de 300 C a 400 C. La constante K disminuye 0.6 veces. Equilibrio químico en gases Si una reacción gaseosa se aumenta el volumen en los productos, invertirá su sentido con la finalidad de disminuir ese volumen.
5 EVALUACIÓN 1. Qué significa equilibrio dinámico de un sistema químico? 2. Por qué se presenta el equilibrio químico? 3. Cómo se haya la constante K de un sistema en equilibrio? 4. Según el principio de Le Chatelier, qué variables hacen que la reacción química se desplace hacia un lado de la ecuación? 5. Por qué si el valor de la constante es Kc>>1 e puede afirmar que la ecuación tiende hacia los reactivos? 6. Enuncie el principio de Le Chatelier. 7. La ecuación para el siguiente caso es: CO + H 2 O CO 2 + H 2 a. Analice la tabla y escriba un enunciado para el problema. b. Explique cada una de las filas de la tabla. c. Cómo se halla Kc? d. Cuánto da? e. Hacia dónde se desplaza la reacción?
6 8. Para cada una de las siguientes ecuaciones químicas escriba la ecuación para hallar Kc. a. El amoníaco en agua se ioniza produciendo ión amonio y ión hidronio NH 3(ac) NH 4 + + OH- Kc= 1.86 x 10-5 b. El ácido acético se descompone en equilibrio en ión acetato y ión hidronio. CH 3 COOH + H 2 O CH3COO - + H 3 O + c. HI I 2 + H2 d. Mg(OH) 2 Mg +2 + OH- 9. Utilice el close caption, en cc y analice el video: https://www.youtube.com/watch?v=7zuuv455zfs