Equilibrio en función del grado de disociación () Sesión # 9 Curso FQI-FIQ Equilibrio en función del grado de disociación () KC , KP , y  “Nada muere más rápidamente que una idea en una mente cerrada.” Pierre Bonnard

Objetivos Aplicar los conocimientos previos sobre grado de disociación, en planteamientos del equilibrio químico, para resolver problemas que requieran la determinación de composiciones de equilibrio dado el grado de disociación o el cálculo de  a partir de una constante de equilibrio. Demostrar entusiasmo e interés por aprender, participando activamente en la clase, con el fin de facilitar nuestro propio proceso de formación.

Grado de disociación () Es la fracción de cada mol de compuesto que se disocia, a determinadas condiciones de P y T. Se utiliza en aquellas reacciones en las que existe un único reactivo que se disocia en dos o más. En consecuencia, el % de sustancia disociada es igual a  siempre y cuando la relación tome como base o punto de partida 1 mol (tanto en la ecuación química, como en las condiciones iniciales). Cuando la Keq es muy pequeña (de orden < 10-4), entonces  también es pequeño y puede considerarse, para simplificar los cálculos que el factor (1- )  1

Ejemplo 1: En un matraz de 5 litros se introducen 2moles de PCl5(g) y 1 mol de PCl3(g) y se establece el siguiente equilibrio: PCl5(g) ↔ PCl3(g) + Cl2(g). Sabiendo que Kc (250 ºC) = 0.042M; a) ¿cuáles son las concentraciones en el equilibrio?; b) ¿cuál es el grado de disociación? Sln: a) Planteam. del equilibrio: PCl5(g) ↔ PCl3(g) + Cl2(g) Moles inic.: 2 1 0 Moles equil. 2– ξ 1 + ξ ξ . conc. eq(mol/l) (2– ξ)/5 (1 + ξ)/5 ξ/5 PCl3 · Cl2 (1+ξ)/5 ·ξ/5 Kc = ——————--- = —————— = 0.042 PCl5 (2– ξ)/5 De donde ξ = 0.282 moles

Continuación del Ej. 1: b) ¿cuál es el grado de disociación? b) Planteamiento del equilibrio: PCl5(g) ↔ PCl3(g) + Cl2(g) Moles inic.: 2 1 0 Rxn: -2α 2α 2α Moles equil. 2–2α 1 + 2α 2α. conc. eq(mol/l) 2(1–α)/5 (1 + 2α)/5 2α /5 PCl3 · Cl2 [(1+2α)/5 ]·[2α/5] Kc = —————— = —————-------— = 0.042 PCl5 [2 (1–α)/5 ] Reordenando: (1+2α)(2α) = 0.042(5)(2)(1-α) (α + 2α2) = 0.21 – 0.21α 2α2 + 1.21α – 0.21 = 0

Ejemplo 2: En el equilibrio anterior (Kc = 0 Ejemplo 2: En el equilibrio anterior (Kc = 0.042 M): PCl5(g) ↔ PCl3(g) + Cl2(g) ¿cuál sería el grado de disociación y el número de moles en el equilibrio de las tres sustancias si pusiéramos únicamente 2 moles de PCl5(g) en los 5 litros del matraz? Planteamiento del quilibrio: PCl5(g) ↔ PCl3(g) + Cl2(g) Conc. inic.: 2/5 0 0 cambio x disociación: -0.4α 0.4α 0.4α conc. eq(mol/l) 0.4(1–) 0.4  0.4  PCl3 · Cl2 (0.4 )2 Kc = —————— = ———------— = (0.4 2)/(1 - ) = 0.042 PCl5 0.4(1–) se resuelve aplicando la fórmula general para ec. cuadrática. Resp:  = 0.276; nPCl5 = 0.29 ; nPCl3 = 0.11 = nCl2

Respuestas: KC = 765. 65 M2 y KP = 2.69*106 atm2 Ejemplo 3 A 450 ºC y 10 atm de presión el NH3 (g) está disociado en un 95.7 % según la reacción: 2 NH3 (g)  N2 (g) + 3 H2 (g). Calcular KC y KP a dicha temperatura. Estrategia de solución: Leer bien el problema y extraer de él tanto la información suministrada como las incógnitas planteadas. Plantear el equilibrio en función del grado de disociación suministrado. Determinar la Keq que se prefiera primero y luego la otra en función de la que se determinó primeramente. Respuestas: KC = 765. 65 M2 y KP = 2.69*106 atm2

Ejemplo 4: El carbamato de amonio, NH4CO2NH2, se descompone según la ecuación siguiente: NH4CO2NH2(s) CO2(g) + 2NH3(g) En un recipiente de 5 litros se introducen 25 g de carbamato y se calientan a 308 K hasta que alcance el equilibrio. Sabiendo que KP = 1.18 * 10-3 atm, calcular: a) La presión total ejercida por los gases, si la presión parcial del dióxido de carbono es igual a la mitad de la del amoníaco. Resp.: Ptot = 0.2 atm b) La masa final de carbamato. Resp.: mcarb. = 24 g

Ahora valoremos de nuevo…. Alcanzamos los objetivos? Escriban la reflexión en su cuaderno…