Concentr Co ncentrac ion ,Mol/L
EQUILIBRIO QUÍMICO Es el esta estado do que alcan alcanza za una reacc reacción ión químic química a reversible reversible donde la concentración de los reactantes y prod produc ucto toss se man manen enen en cons consta tant ntes es,, esto esto es debido a que la velocidad a la cual se forman los prod produc ucttos es igua iguall a la veloc elocid idad ad a la cual cual se descomponen los mismos, formando los reactantes, esto se da a determinadas condiciones de temperatura y presión.
Produc tos.
React. Tiempo
%ene %enera ralm lmen ente te
trab trabaj ajar arem emos os
con con
“sis “siste tema mass
'omog/neos es decir en fase gaseosa o líquida.
reacc reaccion ionan an para para dar produ product ctos os de la siguie siguient nte e
Constan Const ante te de equ equili ilibri brio o par paraa sis siste temas mas liquidos
manera.
0c ( Es uli ulizzada ada gene generralme almen nte en sis sistemas emas
Ej. sean las sustancias iniciales “A y “!, las que
"eacción química
líquidos1 0eq 2 0c
aA bB cC dD
En un momento determinado tenemos K c
Vr d
aA bB cC dD Vr i
#eg$ #eg$n n %uld %uldbe berrg y &aage aage,, la veloc elocid idad ad de reacción 'acia la derec'a es( Vr d
k d A
a
B ))))*+ b
Constan Const ante te de equ equili ilibri brio o par paraa sis siste temas mas gaseosos 0p ( ulizada en sistemas gaseosos
la velocidad de reacción 'acia la izquierda es( Vr i
k i C
c
C c D d A a B b
K p
D d ))))))*+
( P C c )( P D d ) ( P A a )( P B b )
En el equilibrio se cumple que las velocidades 'acia 'acia la derec' derec'a a e izqui izquierd erda a son iguales iguales por tanto. Vr d k d A a B
b
k d k i
K eq
K P K c
D d , de donde
C D A a B b
d
6ónde(
n2moles producto 7 moles reactantes "2 constante universal de los gases
C c D d A a B b
%r-camente tenemos(
Veloc. Reaccion
( RT ) n
c
c
3uede darse al aplicar 32 4"5 y dar la relación.
Vr i
k i C
La relación entre K c Kp
52 temperatura
n 2 n3rod 8 n"eact. 2 *c 9 d+ 7 *a 9 b+ 5am ambi bi/n /n la co cons nsta tant nte e de fracc fracció ión n mo mola larr *liquidos+ o 0y *gases+ son
Vrd Vrd=Vri
K X
K y
c
d
(x A ) (x (x B)
a
b
c
d
a
b
(xC ) (x D )
Vri Tiempo
(yC ) (y D ) (y A ) (yB )
En reacciones 'eterog/neas 'eterog/neas
0:
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( #;>*g+ 9 ) ;>*g+ ( #;@*g+ sólido
1
#i al sistema anterior aumentamos la presión se
;tras relaciones ulizadas
desplazardesplazar- 'acia la derec'a.
xi
� y
i
Pi n
1 1
yi * P T
M * V
E'ec ectto de dell %u %ume men nto o #i #ism smin inuc ució ión n de la Concentración #i a un sistema en equilibrio le aadimos m-s de una sustancia, el sistema se desplazar- en el sendo
que
consuma
parte
de
dic'o
incremento.
!RI"CI!IO #E LE C$%&ELIER
Ej. B =>*g+ 9 @?>*g+ > =?@*g+
#i una reacc reacción ión químic química a ya llego llego al equili equilibri brio, o, tenie eniend ndo o
una una
cons consttante ante de equi equili libr brio io *0c+ *0c+
m-s =>*g+ la reacción se desplazar- 'acia la
determinada, los valores de las concentraciones ser-n invariables “inalterables.
#i al sistema ya en el equilibrio, le aadimos derec'a.
#i quitamos un poco de = >*g+ en el equilibrio, el sistema se desplazara 'acia la izquierda.
3ero 3ero si intent intentamos amos cambiar cambiar las condicion condiciones es de
dic'o equilibrio el sistema tender- a mantener el equi equili libr brio io,, asim asimis ismo mo la mism misma a cons consta tant nte e de equi equili libr brio io11 par para ello ello la reac reacci ción ón quím químic ica a se despla desplaza zara ra 'acia 'acia la derec' derec'a a o izqui izquier erda da para para lleg legar a un nue nuevo equ equilib ilibrrio con la mis misma constante 0c generalmente.
%umento de la &emperatura
#i aa aadimo dimoss m-s m-s =?@*g+, el sistema ema se desplazar- 'acia la izquierda.
#i quitamos =?@*g+ en el equili equilibri brio, o, el sist sistema ema se desplazardesplazar- 'acia la derec'a. 3";!
Dn reci ecipient ente de > litros de capacidad a tempe emperratur tura de >F4 >F4 cont ontenie eniend ndo o en equil equilib ibri rio o G,H G,H mole moless de 4;1 4;1 G, G, moles moles de clor cloro o y B,> B,> mole moless de fosg osgeno eno seg$n eg$n la ecuación ecuación ( 4;*g+ 4;*g+ 9 4l >*g+ 4;4l >*g+. 6etermine la constante de equilibrio a >F4 *0c+
Ej.
Re accion
=>*g+ 9 ?>*g+ =?@*g+ 9 calor
Re lac. molar
1mol
1mol
1mol
mol . en Equil .
0.8mol
0.5mol
1.2mol
#i aumentamos la temperatura la reacción va 'acia la derec'a.
1C( " )
0,8 mol
Eq
2 !
#i disminuimos la temperatura la reacción va 'acia la izquierda.
Kc
E'ecto de la !resión
Kc
1C!2( " )
0.5 mol
1.2 mol
2 !
6
2 !
CCl 2 C Cl 2 12 / 2
1CCl 2 ( " )
!
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Cl 2( " )
# 2( " )
2 #Cl ( " )
Kc
6atos J2 B< n 4l> 2 B n ?> 2 B se consume I4l> 2 >G 0c 2K #olución.
1mol
1mol
Mol inicial
1mol
1mol
Mol de disosc.
0,2mol
Mol $ormad o mol quedan
Eq
@.
# 2 ( " )
16
X 1
1
1 !
J2 >M< 0c 2 BN n ?> 2 B n O> 2 B ?O 2 K
*olución+
2 #& ( " )
Re lac. es%eq.
1mol
1mol
Mol inicial
1mol
1mol
X
X
mol quedan
Eq
(1 X )
0,67
2(0,67) 24
0,056
mol !
&'at &'at is t'e t'e laR laR of mass mass aco aconK nK
N.
&rit rite e:p e:pre ress ssio ions ns for K c, c, and KP if applicable, for for t'e t'e foll folloR oRin ing g reve reverrsibl sible e reac reaco ons ns at equilibrium( *a+ ?S*aq+ 9 ?>;*l + ?@;9*aq+ 9 S>*aq+ *b+ >=;* g+ 9 ;>*g+ >=;>*g+ *c+ 4?@4;;?*aq+ 9 4>?;?*aq+ 4?@4;;4>?*aq+ 9 ?>;*l +
L.
5'e 5'e follo olloRi Ring ng equi equili libr briu ium m proce process ss 'as 'as been studied at >@GT4( >=;* g+ 9 ;>*g+ >=;>*g+ On one e:periment, t'e concentraons of t'e reacng species at equilibrium are found to be U=;V2G.GM> M, U;>V 2 G.B>L M, and U=; >V 2 B. B. M. 4alculate t'e equilibrium constant *K c+ c+ of t'e reacon at t'is temperature.
H.
The equilibrium c!"#$!# K P %r #he &ecm'"i#i! % 'h"'hru" 'e!#$chlri&e # 'h"'hru" #richlri&e $!& mlecul$r chlri!e l5( " " ) l3( " " ) * l2( " " ) i" %u!& # be 1.05 $# 250+. % #he equilibrium '$r#i$l 're""ure" % l5 $!& l 3 $re 0.875 $#m $!& 0.463 $#m, re"'ec#i-ely re"'ec#i-ely,, h$# i" #he equilibrium equilibrium '$r#i$l 're""ure % l2 $# 250+/
#atos
X 2
.
2 #& ( " )
#e ene un 0c 2 BN1 si inicialmente 'abía un mol de ?> y B m o l d e O >. P4uP4u-ll ser ser- la concentración concentración de ?O en el equilibrioK
Mol $ormado $ormado
2;
E:pl E:pla ain t'e t'e diQer iQeren encce bet betReen een p'y p'ysic sical equilibrium equilibrium and c'emical c'emical equilibriu equilibrium. m. %ive tRo e:amples of eac'.
6e la siguie siguient nte e reacc reacción ión en en equil equilibr ibrio io a B>LF B>LF4 4 y en un recipiente de >M<.
Mol de disosc.
0;
M.
0,4mol
1
24
0,4mol
0,4 mol
# 2( " )
0,8
32 X 16 4 X 2
2mol
(1 0,2)
& 2( " )
2
2
#& 2 X
2 #Cl ( " )
0,8
(1 X )
2
(1 2 X X
2
#Cl 2 Kc Cl 2 1 # 2 1 0,4 2 Kc 0,25 1 1 0,8 0,8 # 2( " )
4 X
(2 X )
al resol'er por baskara
(1 0,2)
(1 X ) / 24 2
16 X 2
0,2mol
2 X / 24 2
2mol
2 X
(1 X )
2 X
1 X
1 X
2 X mol
24
24
24 !
do u
cl
sa d
l de =
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temperatura, un n$mero id/nco de moles de nitrógeno y o:igeno. BG. BG. una una mezc mezcla la de B mol mol de 4;> y B mol mol de de ?>, obe obene ne el equi equili libr brio io a > T4 y G.BG G.BG atm, tm, ocurriendo parcialmente parcialmente la reacción. 2 () 2 C( " ) # 2 ( " ) Al nal se encu encuen enttra G.BN G.BN I J de 4;, calcu lcular lar la constante constante de equilibrio. BB. A L>B L>B 0 y B atm de presión total en el equi equili lib brio , el >B.M >B.M I mola molarr del ?O *g+ se descompone en 'idrogeno y vapor de yodo. ?allar la constante de equilibrio del proceso de disociación siguiente. 1 / 2 # ( " ) 1 / 2 & ( " ) () 2 2
B>. 3ara 3ara la reacción reacción rever reversible sible gaseos gaseosa a 2 () 32 () 2 )# 3 ( " )
, a GG T4, 0p 2
B.MM:BG8 atm>, calcular 0c B@. #i a MGG T4 T4 en una vasija vasija de B < y en en presencia presencia de un catalizador, @ moles de ?> y B mol de => alcanz alcanzan an el equili equilibri brio o forma formando ndo G.G@H G.G@H moles de =?@. 4alcular 0c para la reacción, 2 () 32 () 2 )# 3 ( " )
BM. A N@G T4 y B atm de presi esión total en el equilibrio, la densidad de una mezcla gaseosa obtenida mediante la vaporización del #; @ es e s de G.W>L gX<, calcular. El grado de disociación del #; @ en #;> y Y de ;> 1 y y M moles de 4l> par para form ormar cloru lorurro de 'idrógen 'idrógeno o *?4l+. *?4l+. 6etermina 6eterminarr cu-ntas cu-ntas moles de 'idrógeno e:iste en equilibrio si 0 p 2 M a L>LF4. BN. BN. 6et 6etermi ermine ne la ecua ecuaci ción ón dond donde e 0c y 0p son n$meros iguales (
e)
4*s+ 9 ;>*g+
4;*g+
BL. BL. A GGF4 GGF4 se ene el sist sistem ema a en equil equilib ibri rio o ( O>*g+ 9 ?>*g+ ?O *g+ las presiones parciales son O> 2 > atm 1 ? > 2 > atm 1 ?O 2 H atm. 4alcular 0 p BH. BH. En un recip ecipie ien nte inic inicia ialm lmen entte vació ació cuya cuya capacidad es BG < se ubican BH,M g de = >;M. #i alcanz alcanzand ando o el equili equilibr brio io disoci disocia a el >GI del =>;M en =;>. ?allar 0 p ( =>;M =;> BW. ;bserve el sistema en equilibrio ( 4*s+ 9 4;>*g+ > 4; *g+ 1 ? 2 BBW,H 0Z. P4u-ntos de los siguientes efectos favorecen la reacción directaK II. Aadir 4; >*g+ III.
Agregar 4*s+
IV.
4alentar
V.
Oncrementar la presión en el sistema al disminuir el volumen
VI.
Agregar un catalizador
>G. >G. #ea #ea la sigu siguie ient ntes es reacc eacció ión n en equi equili libr brio io(( 4;*g+ 9 ;>*g+ 4;>*g+ 1 ? 2 >@H 0ZXmol. P[u/ efect ecto favorece el rendimiento en la formación del productoK productoK a+ 6ism 6ismin inuc ució ión n de pre presi sión ón b+ Aume Aument nto o de de vol volum umen en c+ Adic Adició ión n de cat catal aliz izad ador or d+ Oncr Oncrem emen ento to de la U;>V e+ Aumen Aumento to de tempe tempera ratur tura a
