EQUILIBRIO QUIMICO

ELIANA PINO

REACCIONES REVERSIBLES E IRREVERSIBLES

UNA REACCION QUIMICA ES IRREVERSIBLE CUANDO OCURRE EN UNA DIRECCION

REACCIONES REVERSIBLES E IRREVERSIBLES

UNA REACCION QUIMICA ES REVERSIBLE CUANDO OCURRE EN AMBOS SENTIDOS

REACCIONES REVERSIBLES

REACCIONES DIRECTAS: TRANSFORMACION PARCIAL DE LOS REACTANTES EN PRODUCTOS

REACCIONES INVERSAS: TRANSFORMACION DE PARTE DE LOS PRODUCTOS EN REACTANTES

ENERGIA DE ACTIVACION

ENERGIA NECESARIA PARA INICIAR UNA REACCION

UNA REACCIÓN OCURRIRÁ CON GRAN FACILIDAD SI LA Ea DE LA REACCION INVERSA Y DIRECTA SON SIMILARES

UNA REACCION QUE SE DESPLACE DESDE LOS PRODUCTOS HACIA LOS REACTANTES SERÁ MUY POCO PROBABLE, ES DECIR, IRREVERSIBLE, SI LA Ea DE LA REACCIÓN DIRECTA E INVERSA SON MUY DIFERENTES

EQUILIBRIO QUIMICO

EQUILIBRIO DINÁMICO: SE DEFINE COMO EL ESTADO QUE ALCANZA UN SISTEMA CUANDO LAS VELOCIDADES DE LA REACCIÓN DIRECTA E INVERSA SON IDÉNTICAS. EN ESE MOMENTO NO SE PERCIBEN CAMBIOS OBSERVABLES , ES DECIR, LAS PROPIEDADES MACROSCOPICAS Y LA COMPOSICION DE LA MEZCLA PERMANECEN CONSTANTES

UN SISTEMA ALCANZA EL EQUILIBRIO SI….. ES UN SISTEMA

CERRADO LAS PROPIEDADES

OBSERVABLES(MASA, TEMPERATURA) NO VARIAN EN EL TIEMPO

VELOCIDAD DE REACCIÓN

EL ESTUDIO CINÉTICO DE LA REACCIÓN MUESTRA QUE AL INICIO, LA VELOCIDAD DE REACCIÓN DIRECTA ES MUCHO MAYOR QUE LA INVERSA , ESTO SE DEBE A LA DIFERENCIA DE CONCENTRACIONES ENTRE LOS PARTICIPANTES. A MEDIDA QUE SE FORMA EL PRODUCTO, EL REACTANTE DESAPARECE, CON LO QUE LAS VELOCIDADES SE IGUALAN

CONSTANTE DE EQUILIBRIOLEY DE ACCION DE LAS MASAS

“ EN TODA REACCIÓN QUÍMCA, A UNA DETERMINADA TEMPERATURA, EL PRODUCTO DE LAS CONCENTRACIONES MOLARES DE LOS PRODUCTOS , DIVIDIDO POR EL PRODUCTO DE LAS CONCENTRACIONES MOLARES DE LOS REACTANTES, ELEVADAS CADA UNA DE ELLAS A SUS RESPECTIVOS COEFICIENTES ESTEQUIOMETRICOS, TIENE UN VALOR CONSTANTE”

aA + bB cC + dD

¿Qué informa la constante de equilibrio? La magnitud de la constante de

equilibrio puede informar si en una reacción en equilibrio está favorecida la formación de los productos o de los reactantes.

¿Qué informa la constante de equilibrio? La magnitud de la constante de

equilibrio puede informar si en una reacción en equilibrio está favorecida la formación de los productos o de los reactantes.

Considera el equilibrio Relación KP con KC La constante de equilibrio en términos de las

concentraciones se simboliza por KC y en términos de las presiones parciales por KP.

La relación entre KC y KP es la siguiente KP = KC (RT)Δn, donde R es la constante de los gases, T la temperatura Kelvin y Δn, la diferencia entre los coeficientes estequiométricos de los productos y reactantes. Si Δn = 0, entonces KP = KC.

Considera el equilibrio Relación KP con KC La constante de equilibrio en términos de las

concentraciones se simboliza por KC y en términos de las presiones parciales por KP.

La relación entre KC y KP es la siguiente KP = KC (RT)Δn, donde R es la constante de los gases, T la temperatura Kelvin y Δn, la diferencia entre los coeficientes estequiométricos de los productos y reactantes. Si Δn = 0, entonces KP = KC.

Considera el equilibrio

a) ¿Cuál es la expresión de constante de equilibrio KC? b) Calcula la constante de equilibrio KC para esta

reacción a 25 °C y a 52 °C, a partir de las concentraciones en el estado de equilibrio

de N2O4 y NO2, dadas en la tabla de la izquierda. c) ¿Cuál está más favorecido en el equilibrio: el

reactante o el producto? d) ¿De qué manera influye la temperatura en el

desplazamiento del equilibrio?

Equilibrios homogéneos y heterogéneos Los equilibrios en los cuales todos los

componentes se encuentran en la misma fase se consideran equilibrios homogéneos.

Un ejemplo muy sencillo de equilibrio heterogéneo es la descomposición del carbonato de calcio en óxido de calcio y dióxido de carbono, en la ecuación:

En la constante de equilibrio Kc , no se incluyen las concentraciones de sólidos, líquidos puros y disolventes (en grandes cantidades). El fundamento de esto es que solo se deben incluir en la constante de equilibrio los reactantes o productos, cuyas concentraciones pueden experimentar cambios en el transcurso de la reacción química. Como las concentraciones de un sólido o un líquido puro de un componente no pueden alterarse, no se incluyen en la constante de equilibrio.

Por lo tanto, la constante de equilibrio es:

Por lo tanto, la constante de equilibrio es:

Consideremos la siguiente reacción que se efectúa a la temperatura de 472 °C (745 K):

Las concentraciones iniciales de los reactantes y del producto son:

Cuando el sistema alcanza el equilibrio las concentraciones son:

LA ENERGÍA DE ACTIVACIÓN Para que dos o más reactantes den

origen a la formación de productos, es preciso que sus moléculas choquen con cierto ángulo y orientación adecuados. La orientación espacial y el ángulo de encuentro se define como geometría de colisión.

Además de esta condición, las moléculas deben chocar con energía suficiente para formar un “complejo activado”, esto es un estado intermediario donde las moléculas se aproximan lo suficiente para establecer nuevos enlaces entre sus átomos rompiendo los enlaces “antiguos”

No todas las colisiones entre las moléculas reactantes son efectivas: se dice que un choque entre las moléculas reactantes es efectivo cuando es capaz de conducir a la formación del complejo activado.

La energía mínima necesaria para que haya colisiones efectivas es denominada energía de activación. La energía de activación es, por lo tanto, la energía que debe ser suministrada a los reactantes para que la reacción se inicie.

FACTORES QUE MODIFICAN LA VELOCIDAD DE UNA REACCIÓN QUÍMICA

Temperatura

Si se aumenta la temperatura, la velocidad de reacción aumenta. Esto se debe al aumento de la energía cinética, la que provoca un aumento del número de moléculas con energía superior a la energía de activación. Existiendo más colisiones efectivas, la velocidad de reacción aumenta

Concentración de los reactantes

Ley de Acción de las Masas: “La velocidad de una reacción es

directamente proporcional al producto de las concentraciones molares de los reactantes, elevadas a potencias que son iguales a los respectivos coeficientes de la ecuación química”.

Este enunciado es válido en reacciones elementales, es decir, aquellas que se realizan en una sola etapa. Si la reacción se realiza en varias etapas, la semireacción más lenta es la que limita la velocidad de reacción. En este caso, las potencias no son iguales a los coeficientes de la ecuación, por lo tanto deben determinarse experimentalmente.

Para una reacción general: aA + bB cC + dD

Luz

Ciertas reacciones, denominadas reacciones fotoquímicas son favorecidas por la incidencia de la luz.

El Estado Físico de los reactantes

Cuanto más íntimo es el contacto entre los reactantes, más rápida será la reacción. Así también los mismos reactantes en fase gaseosa tendrán una velocidad de reacción mayor que en fase líquida y éste mayor que en fase sólida.

Por eso, se acostumbra a disolver los reactantes antes de hacerlos reaccionar, aumentando así la superficie de contacto entre ellos.

Presión total sobre un sistema

Solamente influye en sustancias gaseosas. En este caso cuanto mayor es la presión, mayor es la velocidad de reacción. El número de colisiones efectivas entre reactantes será mayor cuanta más presión haya en el sistema. Si los reactivos son gaseosos el volumen ocupado será menor si la presión del sistema es mayor, por lo tanto se infiere que el las posibilidades de colisiones eficaces aumentan al igual que la rapidez con la que la reacción ocurre.

Podemos escribir la expresión de la ley de acción de las masas para los dos sentidos de la reacción reversible.

Se verifica que la velocidad de la reacción directa (V1) va disminuyendo y la velocidad de la reacción inversa (V2) va aumentando con el tiempo, debido al consumo constante de A y B, y a la formación constante de C y D. Después de un cierto tiempo, variable según la naturaleza de la reacción, las concentraciones de A, B, C y D permanecen inalteradas. En este punto, las velocidades V1 y V2 se igualan y diremos que se ha logrado el equilibrio químico

Como en el equilibrio v1 = V2 , tenemos

La reacción K1 es constante y se llama

K2 constante de equilibrio, en términos de concentración

Desplazamiento de Equilibrios QuímicosPRINCIPIO DE LE CHATELIER

Henri Louis Le Chatelier (1850 - 1936) enunció en 1884 el siguiente principio conocido como principio de Le Chatelier o principio de fuga:

“Cuando se ejerce una acción perturbadora sobre un sistema en equilibrio, éste se desplaza de tal forma que trata de contrarrestar dicha acción”.

Las acciones perturbadoras pueden ser:

a) presión sobre el sistema

b) temperatura

c) concentración de los reactantes y productos.

En el equilibrio gaseoso:

En equilibrio gaseoso:

Un aumento o disminución en presión no afecta al equilibrio ya que ambos (reactantes y

productos) ocupan igual volumen.

INFLUENCIA DE LA TEMPERATURA

Aumentando la temperatura de un sistema en equilibrio, éste se desplaza en el sentido endotérmico de la reación, en cambio si disminuye la temperatura, el equilibrio se desplaza en el sentido exotérmico de la reacción.

Resumiendo: En una reacción endotérmica (de izquierda a

derecha), el aumento de la temperatura del sistema, saca a la reacción del equilibrio, por tanto, éste se desplaza hacia los reactantes aumentando su concentración y consecuentemente disminuyendo el valor de la constante de equilibrio. La disminución de la temperatura en cambio, provocará el desplazamiento del equilibrio en el sentido exotérmico (hacia los productos). Esto permite que la concentración de productos aumente, al igual que la constante de equilibrio.

En una exotérmica (de izquierda a derecha), el aumento de la temperatura en el sistema, desplaza el equilibrio en el sentido endotérmico (hacia los reactantes), disminuyendo el valor de la constante de equilibrio. En cambio, si la temperatura disminuye, el sentido del equilibrio se orienta hacia el aumento en la concentración de productos (desplazamiento hacia la derecha). con ello la constante de equilibrio aumenta.

Esta reacción es exotérmica en el sentido 1 y, consecuentemente endotérmica en el sentido 2, por lo tanto:

Aumento de temperatura desplazamiento en ⇒sentido 2

Disminución de temperatura desplazamiento en ⇒sentido 1

INFLUENCIA DE LAS CONCENTRACIONES Un aumento de la concentración de una

de las sustancias presente en el sistema, desplazará al equilibrio para el lado opuesto de donde se encuentra esa sustancia. Viceversa, disminuyendo la concentración el equilibrio se desplazará para el mismo lado en que se encuentra la sustancia.

aumento de concentración de SO2 u O2 desplazamiento en sentido 1⇒

aumento de concentración de SO3 ⇒desplazamiento en sentido 2

disminución de concentración de SO2 u O2 desplazamiento en sentido 2⇒

disminución de concentración de SO3 desplazamiento en sentido 1⇒

Al estudiar la velocidad de la reacción A + B ® C, se realizaron tres experimentos teniendo los siguientes valores:

Con estos datos se puede concluir que la constante de velocidad, k, de la reacción en unidades (L2.mol-2.s-1) es

A) 0,22 B) 44,0 C) 176 D) 220 E) 440