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ECUACIONES QUIMICAS REVERSIBLES
Una reacc reacción ión revers reversible ible es una reacción reacción química química que se efectú efectúa a en ambos ambos sent sentid idos os simu simult ltán ánea eame ment nte, e, es deci decir, r, los los prod produc ucto tos s reac reacci cion onan an entr entre e sí y rege regene nera ran n a los reac reactiv tivos os.. Cons Consid ider erem emos os por por ejem ejemplo plo la reac reacci ción ón de los los reactivos A y B que se unen para dar los los productos C y D, ésta ésta pued puede e simbolizarse con la siguiente ecuación química: química:
A la vez la reacc acción ión está stá defi defin nido ido por por la presión, la temperatura y la concentración rela relati tiva va de reac reacti tivo vos s y prod produc ucto tos s en el medi medio o en que que se desarrolla, la definición de reactivos y productos en este tipo de reacciones es convencional y está dada por el tipo de proceso estudiado. Los reacti reactivos vos suelen suelen estar estar en su máxima máxima conce concentr ntrac ación ión al princ principio ipio de la reacción, pero a medida que la reacción evoluciona y la concentración de los productos aumenta, también se incrementa la velocidad de la reacción inversa. Cuando Cuando este este tipo tipo de reacc reaccion iones es se llevan llevan a cabo cabo para para obtene obtenerr determ determina inado do prod produc ucto to suel suele e ser ser nece necesa sari rio o ir sepa separa rand ndo o dicho dicho prod produc ucto to del del medi medio o que que reacciona a medida que se van introduciendo los reactivos.
Cuando Cuando los produc productos tos formad formados os en una una reacci reacción ón inicia inician n una una acción acción opuest opuesta a cuya cuya veloci velocidad dad aument aumenta a confor conforme me se acumul acumulan an los mismos mismos,, alcanzando finalmente un valor igual al de formación de los productos, la velocidad total se hace igual a cero, y el sistema estará en equilibrio. Las reacciones que exhiben esta tendencia a invertirse se denominan reve revers rsib ible les s o en opos oposic ició ión. n. Como Como una una form forma a de ilus ilustra trarr este este tipo tipo de reacciones, podemos elegir la: Oxido Nitrico A Dióxido De Nitrógeno. K3
2NO + O2
2NO K2
Velocidad de formación del dióxido de nitr ógeno es: TERMODINAMICA TERMODINAMICA II
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dx dt
=
k 3 (a
−
2 x) 2 b
−
x)
La velocidad de la reacción inversa es: dx dt
=
k 2 ( 2 x )
2
como estas velocidades son opuestas entre si, la final resultante dx/dt debe ser igual a la diferencia entre ambas constantes, es decir,
dx dx = − = k 3 (a − 2 x) 2 (b − x) − k 2 (2 x) 2 dt dt p dt r
dx
esta ecuación comprende dos constantes y por lo tanto se requiere otra relación entre k3 y k2 antes de poder evaluarlas. Para evaluarlas utilizamos el concepto concepto de que en el equilibrio equilibrio dx/dt = 0, y por lo tanto, tanto,
xe = Valor de x en el equilibrio. k 2
=
k 2 (a − 2 x e ) 2 (b − x e ) (2 x e ) 2
Puede observarse que en la ecuación anterior, no solo se requiere de los valores iníciales de x en cada tiempo, sino también el valor de xe que se determina dejando proceder la reacción hasta que alcanza el equilibrio y haciendo la medición correspondiente. Otras reacciones reversibles que pueden tratarse de manera análoga a la descrita son la mutarrotación de la glucosa, la combinación de hidrógeno y yodo, la hidrogenación del etileno, y la hidrólisis de algunos esteres.
TERMODINAMICA TERMODINAMICA II
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EJEMPLOS DE ECUACIONES QUIMICAS REVERSIBLES
1) H2 + I2
2 HI
2) 3Ca + 2PO4
Ca3(PO4)2 2Fe + 2Br-
3) 2Fe + Br2 4) FeO(s) + CO(g)
Fe(s) + CO2(g)
5) 2N2O5 (g)
4NO2 (g) + O2 (g)
6) C2H5COOH + C3H7OH
C3H8COOH + H2O
7) H2O + CO2
H2CO3
8) Ag + Cl
AgCl
9) Cu2 + H2O
Cu (OH) + H
10)Pb + PbO2 + 4H + 2SO4 11)H2O + CO2
2PbSO4 + 2H2O H2CO3
12)Cu2 + 4NH3
[Cu (NH3)4]
13)N2 + 3H2
2NH3
14)CH3COOH + CH3OH 15)O2 + O
H3COOCH3 + H2O O3
TERMODINAMICA TERMODINAMICA II
