Equilibrio químico

Equilibrio: es un estado en el cual no se observan cambios a medida que transcurre el tiempo. Equilibrio químico, se alcanza cuando: Los reactivos se transforman en productos con la misma velocidad que los productos vuelven a transformarse en reactivos. La concentración de los reactivos y productos permanecen constantes. Equilibrio físico H2O (l) H2O (g) Equilibrio químico N2O4 (g) 2NO2 (g)

N2O4 (g) 2NO2 (g) K = [NO2]2 [N2O4] = 4.63 x 10-3 aA + bB cC + dD K = [C]c[D]d [A]a[B]b Ley de acción de masas

Se puede concluir: [C]c[D]d aA + bB cC + dD K = [A]a[B]b Si K >> 1 se favorece la formación de productos Si K << 1 se favorece la formación de reactivos

Equilibrio homogéneo se aplica a las reacciones donde todas las especies reaccionantes se encuentran en la misma fase. N2O4 (g) 2NO2 (g) Kp = NO2 P2 N2O4 P Kc = [NO2]2 [N2O4] En la mayoría de los casos: Kc  Kp aA (g) + bB (g) cC (g) + dD (g) Kp = Kc(RT)Dn Dn = moles de productos gaseosos – moles de reactantes gaseosos = (c + d) – (a + b)

‘ ‘ Equilibrio homogéneo CH3COOH (ac) + H2O (l) CH3COO- (ac) + H3O+ (ac) [CH3COO-][H3O+] [CH3COOH][H2O] Kc = ‘ [H2O] = constante [CH3COO-][H3O+] [CH3COOH] = Kc [H2O] ‘ Kc = La constante de equilibrio es adimensional

Equilibrio heterogéneo: se aplica a las reacciones donde los reactantes y los productos están en diferentes fases. CaCO3 (s) CaO (s) + CO2 (g) Kc = ‘ [CaO][CO2] [CaCO3] [CaCO3] = constante [CaO] = constante Kc x ‘ [CaCO3] [CaO] Kc = [CO2] = Kp = PCO 2 La concentración de sólidos y líquidos puros no se considera en la expresión para la constante de equilibrio.

Expresiones de constante de equilibrio Las concentraciones de las especies en reacción en la fase condensada se expresan en Moles. En la fase gaseosa, las concentraciones pueden ser expresadas en Moles o en atm. Las concentraciones de los sólidos puros, líquidos puros y solventes no aparecen en las expresiones de constante de equilibrio. La constante de equilibrio es una cantidad sin dimensiones. Al calcular el valor de la constante de equilibrio, se debe especificar la ecuación balanceada y la temperatura. Si una reacción puede ser expresada como la suma de dos o más reacciones, la constante de equilibrio para toda la reacción está determinada por el producto de las constantes de equilibrio de cada una de las reacciones.

Cinética química y equilibrio químico velocidadf = kf [A][B]2 A + 2B AB2 kf kr velocidadr = kr [AB2] Equilibrio velocidadf = velocidadr kf [A][B]2 = kr [AB2] kf kr [AB2] [A][B]2 = Kc =

Principio de Le Châtelier Si una perturbación externa se aplica a un sistema en equilibrio, el sistema se ajusta en cierta forma para que la perturbación se contrarreste parcialmente y el sistema pueda alcanzar una nueva posición de equilibrio. Cambios en la concentración N2 (g) + 3H2 (g) 2NH3 (g) Se añade NH3 El equilibrio se desplaza hacia la izquierda para disminuir el cambio

Principio de Le Châtelier Cambios en la concentración Quitar Añadir Quitar Añadir aA + bB cC + dD Desplazamiento del equilibrio Cambio Aumenta la concentración de producto(s) izquierda Decrece la concentración de producto(s) derecha Aumenta la concentración de reactante(s) derecha Decrece la concentración de reactante(s) izquierda

Principio de Le Châtelier Cambios en volumen y presión A (g) + B (g) C (g) Desplazamiento del equilibrio Cambio Aumenta la presión Al lado con menos moles de gas Disminuye la presión Al lado con más moles de gas Aumenta el volumen Al lado con más moles de gas Disminuye el volumen Al lado con menos moles de gas 14.5

Principio de Le Châtelier Cambios en la temperatura Cambio Rx Exotérmico Rx Endotérmico Aumenta la temperatura K decrece K aumenta Disminuye la temperatura K aumenta K decrece frío caliente

Principio de Le Châtelier Añadiendo un catalizador no cambia el valor de K no cambia la posición de un sistema en equilibrio el sistema alcanzará más rápido el equilibrio Sin catalizador Con catalizador Un catalizador baja Ea para ambas reacciones. Un catalizador no cambia la constante de equilibrio o mueve el equilibrio.

Principio de Le Châtelier Desplazamiento del equilibrio Cambio en la constante de equilibrio Cambio Concentración sí no Presión sí no Volumen sí no Temperatura sí sí Con catalizador no no