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ECUACION DE VAN´T HOFF El equilibrio en las reacciones químicas.

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1 ECUACION DE VAN´T HOFF El equilibrio en las reacciones químicas

2 Reacciones químicas ¿Cuánto se produce? ¿Cuánto reacciona? ¿Desprende o absorbe calor? ¿Cuánto calor? Tema 2 Estequiometría Tema 3 Termoquímica Tema 4 Espontaneidad ¿Por qué se produce? ¿En qué dirección? Tema 5 Equilibrio ¿Cuándo se alcanza? ¿Cómo modificarlo? Tema 11 Cinética ¿Cómo de rápido va? ¿Cómo acelerarla? Tipos Tema 6 Eq. de fases Tema 9: Eq. solubilidad Tema 8: Eq. ácido-base Tema 10: Eq. redox Tema 7 Disoluciones

3 Equilibrios Gases Sólid/líquidos En disolución MecánicoTérmico Material Equilibrio de fases Equilibrio químico

4 CONTENIDO 1.- Aspectos básicos del equilibrio químico. 2.- Condición general del equilibrio químico. 3.- Equilibrio químico en sistemas gaseosos ideales. 4.- Equilibrios heterogéneos. 5.- Variación de la constante de equilibrio con la temperatura. 6.- Respuesta del equilibrio a un cambio de condiciones. Principio de Le Châtelier.

5 ASPECTOS BÁSICOS DEL EQUILIBRIO QUÍMICO. 1 Estado de equilibrio: estado en que la composición del sistema permanece fija. Equilibrio dinámico. Los sistemas evolucionan espontáneamente hacia un estado de equilibrio. Las propiedades del estado de equilibrio son las mismas, independientemente de la dirección desde la que se alcanza Perspectiva cualitativa Perspectiva cuantitativa. Ley de acción de masas aA + bB cC + dD

6 CONDICIÓN GENERAL DEL EQUILIBRIO QUÍMICO. 2 A P y T constantes, el sentido del cambio espontáneo es el sentido de la disminución de G. [Tema 4] Proceso espontáneo: G < 0 Inicio: G < 0 Equilibrio: G = 0 [Tema 4]

7 EQUILIBRIO QUÍMICO EN SISTEMAS GASEOSOS IDEALES. 3 EQUILIBRIO HOMOGÉNEO Para una mezcla de gases ideales: [Levine, pg ] Isoterma de reacción Q : Cociente de reacción

8 Cuando lleguemos al equilibrio: G = 0 KpºKpº Constante de equilibrio termodinámica (adimensional)

9 Consecuencias: Si Gº >> 0 ; K p º << 1 : poca tendencia r p Si Gº > 1 : mucha tendencia r p K p º > 0 y depende de Gº Gº sólo depende de T; K p º también. Disponemos de dos formas de determinar K p º

10 ¿Hacia dónde evoluciona la reacción? Si Q < K p º G < 0r p espontánea Si Q > K p º G > 0r p no espontánea (p r espontánea) Si Q = K p º G = 0Equilibrio

11 Otras expresiones de la constante de equilibrio K p (dimensional) (Pº) - n En función de las concentraciones: [Petrucci, pg 635] K p = K c (RT) n Si n = 0 K p º = K p = K c

12 EQUILIBRIOS HETEROGÉNEOS. 4 Aquéllos en los que las sustancias están en fases distintas p.ej.: CaCO 3 (s) CaO (s) + CO 2 (g) La situación de equilibrio no se ve afectada por la cantidad de sólido o líquido, siempre y cuando estas sustancias estén presentes. La constante de equilibrio es independiente de las cantidades de sólidos y líquidos en el equilibrio. CaCO 3 (s) CaO (s) + CO 2 (g) K c = [CO 2 ]

13 VARIACIÓN DE LA CONSTANTE DE EQUILIBRIO CON LA TEMPERATURA. 5 ¿Cómo podemos modificar la situación de equilibrio? Q = K p º Cambiando la constante de equilibrio 12 Cambiando Q

14 Ecuación de vant Hoff Cambiando la temperatura Cambiando la constante de equilibrio 1

15 [http://nobelprize.org/chemistry/laureates/1901/index.html] Jacobus Henricus vant Hoff ( ) En reconocimiento a los extraodinarios servicios que ha prestado con el descubrimiento de las leyes de la dinámica química y la presión osmótica en disoluciones Primer premio Nobel de Química Si Hº = cte Ecuación integrada de vant Hoff

16 Consecuencias: a) Si Hº > 0 (endotérmica) Tomemos T 2 > T 1 T K p º Al aumentar T se favorece la formación de productos. Se desplaza hacia la derecha.

17 b) Si Hº < 0 (exotérmica) Consecuencias: Tomemos T 2 > T 1 T K p º Al aumentar T se favorece la formación de reactivos. Se desplaza hacia la izquierda.

18 c) Si Hº = 0 Consecuencias: Tomemos T 2 > T 1 La constante de equilibrio no cambia con T

19 RESPUESTA DEL EQUILIBRIO A UN CAMBIO DE CONDICIONES. PRINCIPIO DE LE CHÂTELIER. 6 Cambiando el resto de factores (moles de reactivos, productos, P, V,...) Cambiando Q 2 ¿Cómo podemos modificar la situación de equilibrio?

20 Principio de Le Châtelier Si un sistema químico que está en equilibrio se somete a una perturbación que cambie cualquiera de las variables que determina el estado de equilibrio, el sistema evolucionará para contrarrestar el efecto de la perturbación. Henri Louis Le Châtelier ( )

21 6.1. Efecto de un cambio de temperatura (a P cte) Si Hº > 0 (endotérmica): T se desplazará a la derecha Si Hº < 0 (exotérmica): T se desplazará a la izquierda 6.2. Efecto de la adición/sustracción de moles de reactivos o productos gaseosos (a T y V ctes) Si agrego productos: Q > Kc se desplazará a la izquierda Si agrego reactivos: Q < Kc se desplazará a la derecha

22 6.3. Efecto de un cambio de volumen (a T cte) 6.4. Efecto de la presión total (a T cte) La disminución de V conlleva que la concentración total de moléculas aumente. El sistema tenderá a reducirla. Se desplaza hacia donde haya un menor número de moles gaseosos Un aumento de P tiene el mismo efecto que una disminución de V Se desplaza hacia donde haya un menor número de moles gaseosos

23 6.5. Adición de un gas inerte (a T y V ctes) 6.6. Adición de un catalizador No altera el equilibrio No afecta al equilibrio 6.7. Adición de un reactivo/producto sólido o líquido No altera el equilibrio


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