En la práctica no se incluyen unidades para la constante de equilibrio.
14.2
2
9/23/2010
Las concentraciones de equilibrio de la reacción entre el monóxido de carbono (CO) y el cloro molecular (Cl2) para formar COCl2 (g ) a 740C son [CO] = 0.012 M , [Cl2] = 0.054 M , y [COCl2] = 0.14 M . Calcule las constantes de equilibrio K c y K p . CO (g ) + Cl2 (g )
La constante de equilibrio K p para la reacción 2NO2 (g ) 2NO (g ) + O2 (g ) es 158 a 1000K. ¿Cuál es la presión de equilibrio de O2 si la P NO = 0.400 atm y la P NO = 0.270 atm? 2
COCl2 (g )
K p =
[COCl2] 0.14 K c = = = 220 [CO][Cl2] 0.012 x 0.054
1 – 2 = -1
R = 0.0821
2 P NO 2
P O2 = K p
K p = K c (RT)∆n ∆n =
2 P NO P O2
T = 273 + 74 = 347 K
2 P NO 2 2
P NO
P O2 = 158 x (0.400)2 /(0.270)2 = 347 atm
K p = 220 x (0.0821 x 347)-1 = 7.7 14.2
Equilibrio heterogéneo aplica cuando tenemos reacciones en que los reactivos y productos están en diferentes fases. CaCO3 (s )
K ‘c =
[CaO][CO2] [CaCO3]
K c = [CO2] = K c ‘x
[CaCO3] [CaO]
14.2
CaCO3 (s )
CaO (s ) + CO2 (g )
CaO (s ) + CO2 (g ) [CaCO3] = constante [CaO] = constante K p = P CO2
La concentración de sólidos y líquidos puros no se incluye en la expresión de la constante de e quilibrio.
P CO 2 = K p P CO 2 no depende de la cantidad de CaCO3 o CaO 14.2
Considere el siguiente equilibrio a 295 K: NH4HS (s )
NH3 (g ) + H2S (g )
La presión parcial de cada gas es 0.265 atm. Calcule K p y K c para la reacción? P K p = P NH H 3
2S
= 0.265 x 0.265 = 0.0702
A+ B
C+D
K ‘c
C+D
E+F
K ‘c ‘
A+ B
E+F
K c
K ‘c =
[C][D] [A][B] K c =
K ‘‘ c =
[E][F] [C][D]
[E][F] [A][B]
K c = K ‘c x K ‘c ‘
K p = K c (RT)∆n
Si una reacción puede ser expresada como la suma de dos o más reacciones, la constante de equilibrio para la reacción total es dada por el producto de las constantes de equilibrio de las reacciones individuales.
K c = K p (RT)- ∆n ∆n =
2–0 =2
T = 295 K
K c = 0.0702 x (0.0821 x 295)-2 = 1.20 x 10-4
14.2
14.2
Escribiendo Expresiones de Constantes de equilibrio N2O4 (g ) K =
[NO2]2 [N2O4]
2NO2 (g ) = 4.63 x 10-3
2NO2 (g ) K ‘ =
[N2O4] [NO2]2
N2O4 (g ) =
1. Las concentraciones de las especies que reaccionan en la fase condensada son expresadas en M. En el estado gaseoso, pueden ser expresadas en M o en atm.
1 = 216 K
2. Las concentraciones de sólidos puros, líquidos puros y solventes no se incluyen en la expresión de la constante de equilibrio.
Cuando la ecuación para la reacción reversible es escrita en la dirección opuesta, la constante de equilibrio se torna el recíproco de la constante original.
3. La constante de equilibrio es una cantidad adimensional (no tiene unidades). 4. Cuando se hable de una constante de equilibrio, hay que especificar la ecuación balanceada y la temperatura.
5. Si una reacción puede ser expresada como la suma de dos o mas reacciones, la constante de equilibrio de la reacción total es dada por el producto d e las constantes de equilibrio de las reacciones individuales. 14.2
4
9/23/2010
Cinética química y Equilibrio químico
A + 2B
k f k r
El cociente de reacción (Q c ) es calculado mediante la sustitución de las concentraciones iniciales de reactivos y productos en la expresión de la constante de equilibrio (K c ). SI… • Q c > K c el sistema procederá desde la derecha hasta la izquierda hasta alcanzar el equilibrio • Q c = K c el sistema está en equilibrio • Q c < K c el sistema procederá desde la izquierda hasta la derecha hasta alcanzar el equ ilibrio
rapidezf = k f [A][B] 2 AB2
rapidezr = k r [AB2]
En equilibrio rapidezf = rapidezr k f [A][B]2 = k r [AB2] k f [AB2] = K c = k r [A][B]2
14.3
¿Cómo calculamos concentraciones de equilibrio?
14.4
A 12800C la constante de equilibrio (K c ) para Br2 (g )
2Br (g )
10-3.
ss 1.1 x Si la concentración inicial de [Br2] = 0.063 M y [Br] = 0.012 M , calcule las concentraciones de estas especies en equilibrio.
1. Expresamos las concentraciones de equilibrio de las especies como la concentración inicial y una variable desconocida x , que representa el cambio en la concentración.
Dejemos que x sea el cambio en Br2
2. Escribimos la expresión de la constante de equilibrio en términos de estas concentraciones. Conociendo el valor de K, despejamos para x . 3. Luego de resolver por x , calculamos las concentraciones de equilibrio para todas las especies.
Si un estresor externo es aplicado a un sistema en equilibrio, el sistema se ajustará para alcanzar una nueva posición de equilibrio.
-b ± √b 2 – 4ac 2a
x =
• Cambios en concentración
x = -0.0105 x = -0.00178
Br2 (g ) Inicial (M )
0.063
Cambio (M )
-x
Equilibrio (M )
0.063 - x
2Br (g )
¡Ambos valores son 0.012 matemáticamente posibles pero sólo +2x uno es químicamente 0.012 + 2x válido!
N2 (g ) + 3H2 (g )
2NH3 (g )
El equilibrio se moverá a la izquierda
Añada NH3
En equilibrio, [Br] = 0.012 + 2x = -0.009 M or 0.00844 M En equilibrio, [Br2] = 0.062 – x = 0.0648 M 14.4
Principio de Le Châtelier’s
14.5
Principio de Le Châtelier’s
• Cambios en concentración
• cambios en presión o volumen
remover añadir
remover añadir
a A + b B
c C + d D
A (g) + B (g)
Cambio
Cambio
El equilibrio se mueve a
Aumentar concentración de producto(s) Disminuir concentración de producto(s) Aumentar concentración de reactivo(s) Disminuir concentración de reactivo(s)
