EL EQUILIBRIO QUÍMICO modificado

CAP. 2.   EL EQUILIBRIO QUÍMICO modificado

El equilibrio es el resultado en el cual dos tendencias opuestas se balancean entre si.

El equilibrio químico existe cuando  dos reacciones opuestas se efectúan simultáneamente a la misma velocidad.

El equilibrio químico es DINÁMICO, debido a la energía interna de cada sustancia, aunque la composición total de la mezcla NO CAMBIA.

Cuando reactivos y productos se forman con la misma velocidad, el proceso químico parece interrumpido.

El término de una reacción no se señala por la desaparición de algunos de los reactivos. Antes de ello en el sistema se establece un equilibrio.

En la síntesis directa del ácido yodhídrico la reacción “se interrumpe” antes que todo el hidrógeno y el yodo se haya consumido. En cierto momento la concentración del ácido yodhídrico alcanza un valor límite.

[pic 1]

La reacción directa:   H2 + I2 → 2HI

Va acompañada por el proceso inverso:           ∴ H2 + I2 ⇔ 2HI

2HI → H2 + I2

Al mezclar los dos reactivos, la concentración del ácido yodhídrico aumenta; pero, simultáneamente, el proceso de descomposición también se acelera. Finalmente los dos procesos se desarrollan con la misma velocidad. En esas condiciones el número de moléculas que se forman y descomponen es igual.

De acuerdo a las fases de un proceso químico, los equilibrios se clasifican en:

HOMOGÉNEO.- Reactivos y productos finales se hallan en la misma fase.

HETEROGÉNEO.- Dos o más fases están presentes en el mismo sistema. Tal es el caso de la disociación térmica del carbonato de calcio, en la que aparecen 2 fases sólidas (carbonato y óxido de calcio) y una fase gaseosa (gas carbónico).

                CaCO3(S)  =  CaO(s)  +  CO2(g)

De acuerdo a la velocidad de reacción, los equilibrios se clasifican en:

METAESTABLES (o falso equilibrio).- En el que no se ha alcanzado el equilibrio. Ejm. A T ambiente y en ausencia de luz una mezcla de hidrógeno y cloro puede conservarse durante muchos días sin que se formen cantidades apreciables de cloruro de hidrógeno.

ESTABLES.- Cuando se alcanza el equilibrio real, a través de un catalizador, que acelera tanto la reacción directa como la inversa.

LEY DE ACCIÓN DE MASAS O LEY DEL EQUILIBRIO QUÍMICO

(Dada por Guldberg y Waage en 1863.) Esta ley se basa en los principios de la Termodinámica.

“La velocidad de una rxn es directamente proporcional a las concentraciones de las sustancias que participan en la rxn elevada a los coeficientes estequiométricos de la misma”.

Velocidad α [concentración]x

 %[pic 2][pic 3]

100-

          2HI ⇔ H2 + I2

 90-

    Equilibrio

 80-[pic 4][pic 5][pic 6][pic 7]

    78% HI

            H2 + I2 ⇔ 2HI        

        20      40      60      80              t (horas)[pic 8]

aA + bB ⇔ cC + dD

Velocidad de rxn directa α [A] y [B] ⇒ V1 = K1 [A]a [B]b

Velocidad de rxn inversa α [C] y [D] ⇒ V2 = K2 [C]c [D]d

Si V1 = V2 la rxn cesa

K1 [A]a [B]b = K2 [C]c [D]d

                                cte. de equilibrio[pic 9]

[pic 10]

El valor de la constante para la rxn INVERSA será:

[pic 11]        ∴ Si K > 1, K´ será pequeño ⇒ en el equilibrio se verán favorecidos los productos.

        Si K < 1 se favorecerán los reactantes.

1. DEDUCCIÓN DE LA CONSTANTE DE EQUILIBRIO KC, KP, RELACIÓN ENTRE AMBAS

En general para reacciones como aA + bB ⇔ cC + dD

        válida sólo para gases ideales[pic 12]

[pic 13]        o sustancias disueltas en una

        solución ideal.

La presión es la unidad de [ ] que se utiliza para sustancias en estado gaseoso.

[pic 14]

Para gases: [pic 15]  ... (1) Siendo P = presión [pic 16]

                                     parcial

    sólo depende de la T, y es cte. a T cte.

Para gases ideales:   P = [pic 17] ... (2)

De (2) en (1) obtenemos:

...