Equilibrio Químico K = constante de equilibrio [ ] =concentración molar, mol/L

VARIACION DE CONCENTRACION CON EL TIEMPO

EQUILIBRIO EN SISTEMAS GASEOSOS A temperatura constante, las concentraciones de las especies moleculares en un gas son proporcionales a las presiones parciales, luego la constante de equilibrio K para la reacción en fase gaseosa: aA(g)+bB(g) cC(g+dD(g)

puede escribirse, K = ( P C c P D d ) / (P A a P B b ) En general el valor numérico de K depende de que se empleen concentraciones o presiones parciales y de las unidades que se elijan para medir la concentración o presión. ΔG o = - RT ln K

Ejercicio Se permite una mezcla de Hidrogeno y nitrogeno en un recipiente de reaccion y se alcanza el equilibrio a 472 oC. Se analiza la mezcla de gases en equilibrio y se encuentra que contiene 7,38 atm de H 2, 2,46 atm N 2 y 0,166 atm de NH 3. A partir de estos datos, calcule la constante de equilibrio Keq de N 2 (g) + 3 H 2 (g) = 2NH 3 (g)

Ejercicio 2. La constante de equilibrio (con las presiones parciales en atmosferas) de la reacción: H 2 + I 2 2HI (g) K = 808 a 25 o C Cual es la porcion de %Presion de yoduro respecto a las presiones de Hidrogeno y Yodo.

EQUILIBRIO QUIMICO ES DINAMICO Resulta de la ocurrencia simultánea de dos reacciones químicas opuestas. El sistema experimenta cambios microscópicos moleculares), pero no macroscópicos. A B

Equilibrio Multiple Productos de un proceso están involucrados como reactantes en otro proceso A + B C + D Klc C + D E + F Kllc La reacción total es – A + B E + F Kc

Dirección de la Reacción Si la relación de reactivos y productos es mayor que la constante de equilibrio, es sistema no esta en equilibrio. Q > Kc Esto puede mover a la derecha o la izquierda el equilibrio.

Principio de Le Chatelier Un efecto externo aplicado a un equilibrio causa un ajuste en el sistema para minimizar el efecto externo. Factores que afectan el equilibrio: Cambios en Concentración Cambios en Volumen y Presión Cambio en Temperatura Efecto de un catalizador

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

CO (g) + 3H 2(g) CH 4(g) + H 2 O (g) Al aumentar la presión, el equilibrio se desplaza hacia la derecha (menor número de moles)

EFECTO DE LA CONCENTRACION 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.

INFLUENCIA DE LA TEMPERATURA SOBRE LA K Aunque la constante de equilibrio K, es una constante a cualquier temperatura dada, su magnitud varía apreciablemente cuando la temperatura cambia. ln ( Kp2/Kp1 ) =  H  /R [ (1/T1)-(1/T2)

Ejercicio 4. 2H 2 S(g)  2H 2 (g) + S 2 (g) Kp = 0,0118 a 1065 o C y ΔH disociacion es cal. Encontrar la K de equilibrio a 1200 o C. R=1,987 Cal / mol K

CINETICA QUÍMICA La Cinética Química trata de la velocidad y el mecanismo de las reacciones químicas

EFECTO DE ORIENTACION Explica particularmente porque muchas colisiones entre especies reaccionantes no son satisfactorias en producir una reacción.

LEY DE LA VELOCIDAD Para una reacción irreversible general A + 2B +....P + 2Q.... ReactantesProductos La ley de la velocidad puede escribirse: d[A]/dt = - K[A] a [B] b [P] p [Q] q...

Donde d[A]/dt = velocidad de cambio con el tiempo en concentración de la especie A. K = constante de velocidad a, b,p,q = constantes [ ] = concentración en moles/ l

Ejercicio N2(g) + 3H2(g) → 2 NH3(g) Expresar la velocidad de cambio con el tiempo en concentración de cada especie proporcional a la estequiometria.

ORDEN DE REACCION El orden de reacción esta dado por la suma de las potencias de las sustancias involucradas en la reacción. El orden de la reacción generalmente no se determina por la estequiometría de la reacción total; para determinarlo se requiere experimentación a nivel de laboratorio.

A + B  C + D Si se encuentra que la ecuacion de velocidad es - d[A]/dt = -d[B]/dt=K [A][B] El orden de reacción es 2 y de primer orden respecto a A y B.

Ejercicio 1. HOCl + NH 3  C + D La constante de velocidad K se encontró experimentalmente 5.1 x 10 6 (litros / mol segundo) la ley de velocidad de la reacción fue d[HOCl]/dt = -K[HOCl] [NH 3 ] a) Cual es el orden total de la reacción? b) Que porcentaje de descenso en la velocidad de reacción ocurre si la concentración de cada reactivo se disminuye a la mitad?

FORMAS INTEGRADAS DE LA ECUACION DE VELOCIDAD Las formas integradas de las leyes de velocidad son muy útiles para analizar los datos de velocidad, determinar las constantes y el orden de reacción.

ECUACION DE VELOCIDAD DE ORDEN CERO Cuando n=0, el orden de la reacción es cero y d[A]/dt = -K[A] 0 = -K Luego de integrar, tenemos, [A]=[A] 0 -Kt Donde[A] 0 = concentración de A a t=0

TIEMPO DE VIDA MEDIA Es el tiempo en el cual el 50 % de la concentración inicial ha reaccionado. Luego [A]= 0,5[A] 0 y t = t 1/2 entonces para el orden cero: t 1/2 = 0,5[A] 0 / K

ECUACION DE LA VELOCIDAD DE PRIMER ORDEN Cuando n=1, la reacción es de primer orden con respecto A y a la reacción total, y podemos escribir: d[A]/dt = -K[A] reorganizando : d[A]/[A] = -Kdt

tenemos : ln[A]/[A] 0 = -Kt ln [A]= ln[A] 0 - Kt o [A]= [A 0 ] e -Kt Analizando la ecuación logarítmica la constante de velocidad puede determinarse experimentalmente graficando [A] versus t, la cual tiene una pendiente -K

TIEMPO DE VIDA MEDIA Para las ecuaciones de primer orden: Cuando [A] = 0,5[A] 0 t 1/2 = 0,693/K

Ejercicio 3.La descomposición del N 2 O 5 se presenta en la atmósfera. La vida media de la descomposición de primer orden de este compuesto es 2,05 x 10 4 S. Cuanto tiempo transcurre para alcanzar la descomposición del 60% inicial de una muestra?

ECUACIONES INTEGRADAS DE VELOCIDAD DE SEGUNDO ORDEN Sí n= 2 la reacción es de SEGUNDO ORDEN. Para la reacción : 2A productos 1/ [A] = 1/[A] o + Kt y la vida media es : t 1/2 = 1/ K[A] o La K la podemos determinar, graficando 1/[A] versus t para dar una línea recta con pendiente K

Para la reacción : A + B productos La ley de velocidad : d[A]/dt = d[B]/ dt = -K[A] a [B] b Cuando a=1 y b= 1 la reacción es de segundo orden total y de primer orden respecto A y B.