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Equilibrio químico Unidad 2 EQUILIBRIO QUÍMICO Constante de equilibrio Reacciones químicas Estequiometría Balanceo de ecuaciones Estructura electrónica.

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Presentación del tema: "Equilibrio químico Unidad 2 EQUILIBRIO QUÍMICO Constante de equilibrio Reacciones químicas Estequiometría Balanceo de ecuaciones Estructura electrónica."— Transcripción de la presentación:

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2 Equilibrio químico Unidad 2

3 EQUILIBRIO QUÍMICO Constante de equilibrio Reacciones químicas Estequiometría Balanceo de ecuaciones Estructura electrónica Nomenclatura Expresión de concentración Soluciones acuosas Tratamiento de Bronsted para ácidos y bases Aplicaciones analíticas ORGANIZADOR PREVIO Fundamentos del Equilibrio en Reacciones Iónicas

4 ¿Qué es un equilibrio químico? Es una reacción que nunca llega a completarse, pues se produce en ambos sentidos (los reactivos forman productos, y a su vez, éstos forman de nuevo reactivos). EQUILIBRIO QUÍMICO. Cuando las concentraciones de cada una de las sustancias que intervienen (reactivos o productos) se estabilizan, es decir, ya no varian con el tiempo, se dice que la reacción ha llegado al EQUILIBRIO QUÍMICO.

5 Equilibrio de moléculas (H 2 + I 2 2 HI) © GRUPO ANAYA. S.A.

6 Variación de la concentración con el tiempo (H 2 + I 2 2 HI) Equilibrio químico Concentraciones (mol/l) Tiempo (s) [HI] [I 2 ] [H 2 ]

7 Reacción: H 2 + I 2 2 HI

8 Constante de equilibrio (K c ) En una reacción cualquiera: a A + b B c C + d D la constante K c tomará el valor: para concentraciones en el equilibrio La constante K c cambia con la temperatura ¡ATENCIÓN!: Sólo se incluyen las especies gaseosas y/o en disolución. Las especies en estado sólido o líquido tienen concentración constante y por tanto, se integran en la constante de equilibrio.

9 Constante de equilibrio (K c ) En la reacción anterior: H 2 (g)+ I 2 (g) 2 HI (g) El valor de K C, dada su expresión, depende de cómo se ajuste la reacción. Es decir, si la reacción anterior la hubiéramos ajustado como: ½ H 2 (g) + ½ I 2 (g) HI (g)

10 EFECTO DE UN CAMBIO DE LAS CONDICIONES DE EQUILIBRIO. Efecto de la temperatura: si una vez alcanzado el equilibrio, se aumenta la temperatura, el equilibrio se opone a dicho aumento desplazándose en el sentido en el que la reacción absorbe calor, es decir, sea endotérmica. § Efecto de la presión: si aumenta la presión se desplazará hacia donde existan menor número de moles gaseosos, para así contrarrestar el efecto de disminución de V, y viceversa. § Efecto de las concentraciones: un aumento de la concentración de uno de los reactivos, hace que el equilibrio se desplace hacia la formación de productos, y a la inversa en el caso de que se disminuya dicha concentración. Y un aumento en la concentración de los productos hace que el equilibrio se desplace hacia la formación de reactivos, y viceversa en el caso de que se disminuya.

11 El equilibrio se alcanza cuando los reactivos se transforman en productos a la misma velocidad con la que los productos se convierten en reactivos. Si K < 1, se favorece la formación de reactivos. Si K > 1, se favorece la formación de productos.

12 Ejemplo: Tengamos el equilibrio : 2 SO 2 (g) + O 2 (g) 2 SO 3 (g) Se hacen cinco experimentos en los que se introducen diferentes concentraciones iniciales de ambos reactivos (SO 2 y O 2 ). Se produce la reacción y una vez alcanzado el equilibrio se miden las concentraciones tanto de reactivos como de productos observándose los siguientes datos:

13 280,60,3630,3430,0370,250,400,15Exp 5 280,50,5680,0660,1320,70Exp 4 280,00,1430,0260,0530,20Exp 3 280,70,1350,3320,0140,400,15Exp 2 279,20,1700,1550,0300,20 Exp 1 KcKc [SO 3 ][O 2 ][SO 2 ][SO 3 ][O 2 ][SO 2 ] Concentr. equilibrio (mol/l) Concentr. iniciales (mol/l)

14 En la reacción anterior: 2 SO 2 (g) + O 2 (g) 2 SO 3 (g) K C se obtiene aplicando la expresión: y como se ve es prácticamente constante. Concentr. iniciales (mol/l) Concentr. equilibrio (mol/l) [SO 2 ][O 2 ][SO 3 ][SO 2 ][O 2 ][SO 3 ]KcKc Exp 10,200 0,0300,1150,170279,2 Exp 20,1500,4000,0140,3320,135280,1 Exp 30,2000,0530,0260,143280,0 Exp 40,7000,1320,0660,568280,5 Exp 50,1500,4000,2500,0370,3430,363280,6

15 Ejercicio A: Escribir las expresiones de K C para los siguientes equilibrios químicos: a) N 2 O 4 (g) 2 NO 2 (g); b) 2 NO(g) + Cl 2 (g) 2 NOCl(g); c) CaCO 3 (s) CaO(s) + CO 2 (g); d) 2 NaHCO 3 (s) Na 2 CO 3 (s) + H 2 O(g) + CO 2 (g). a) b) c) d)

16 a) b) Ejemplo: En un recipiente de 10 litros se introduce una mezcla de 4 moles de N 2 (g) y 12 moles de H 2 (g); a) escribir la reacción de equilibrio; b) si establecido éste se observa que hay 0,92 moles de NH 3 (g), determinar las concentraciones de N 2 e H 2 en el equilibrio y la constante K c. a)N 2 (g) + 3 H 2 (g) 2 NH 3 (g) a) Equilibrio: N 2 (g) + 3 H 2 (g) 2 NH 3 (g) Moles inic.: Moles equil. 4 – 0,46 12 – 1,38 0,92 b) b) 3,54 10,62 0,92 0,354 1,062 conc. eq(mol/l) 0,354 1,062 0,092 1,996 · 10 –2 NH 3 2 0,092 2 K c = = = 1,996 · 10 –2 H 2 3 · N 2 1,062 3 · 0,354

17 Ejercicio B: En un recipiente de 250 ml se introducen 3 g de PCl 5, estableciéndose el equilibrio: PCl 5 (g) PCl 3 (g) + Cl 2 (g). Sabiendo que la K C a la temperatura del experimento es 0,48, determinar la composición molar del equilibrio.. Moles inic.: Equilibrio: PCl 5 (g) PCl 3 (g) + Cl 2 (g) [ ] en el equil – x x x

18 [x] [x] 0, C [PCl 3 ] [Cl 2 ] K x PCl 5 ] [x] 2 0, C K x x 2 + 0,48x – 0,0278 = 0

19 Moles equil. 0,0014 0,013 0,013 x 2 + 0,48x – 0,0278 = 0 x = -b ± (b 2 -4ac) 2a Conc Molar equil. 0,058 0,052 0,052

20 Ejercicio: Se colocaron ciertas cantidades de PCl 3 y Cl 2 en la cámara de reacción y se calentaron a 230°C a la presión de 1 atm. En el equilibrio PCl 5 = mol/litro y PCl 3 = mol/litro. Calcular [Cl 2 ]. Para la reacción dada a 230° la k =0,0205. PCl 5 (g) PCl 3 (g) + Cl 2 (g) [Cl 2 ]= Equil PCl 3 (g) + Cl 2 ( g) PCl 5 (g) K = 1/0.0205

21 Ejercicio **: Se calentó a 500°C un litro de HI a presión constante hasta que se estableció el equilibrio de acuerdo con la ecuación El análisis indica las siguientes concentraciones en la cámara de reacción: H 2 = 0.42 mol/litro, I 2 =0.42 mol/litro y HI = 3.52 mol/litro. Calcular K. 2 HI(g) H 2 (g) + I 2 K =0.014 a 500°C


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