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

Químicos

PRINCIPIO 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