Principio De Chatelier

OBJETIVOS:

Comprobar el principio de Châtelier.

Ver como se ve afectado el equilibrio químico de la reacción a diferentes temperaturas.

Ver como se ve afectado el equilibrio químico de la reacción con cambios de concentración en sus reactantes o productos.

Aplicar la ley de acción de masas al Principio de Châtelier.

INTRODUCCION TEORICA:

Teoría del equilibrio químico

Una reacción reversible es aquella reacción que se puede producir en ambos sentidos: de reactivos a productos o viceversa, es aquella que se produce simultáneamente. En una ecuación química la existencia simultánea de reactivos y productos se representa con una doble flecha entre reactivos y productos:

(1)

Generalmente la velocidad de la reacción directa 1 depende de los reactivos y la velocidad de la reacción inversa 2 depende de los productos. Cuando las dos velocidades (directa e inversa) se igualan, es decir las concentraciones se estabilizan, la reacción parece no mostrar variaciones y se dice que ha alcanzado el EQUILIBRIO QUIMICO.

(2)

Hay reacciones que nunca llegan a completarse ya que estas se producen simultáneamente en ambos sentidos (los reactivos forman productos, y a su vez, estos forman reactivos). Es decir, se trata de un equilibrio dinámico.

http://www.alonsoformula.com/inorganica/_private/Quimica2bach05cast.pdf

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(1)

A medida que transcurre el tiempo, las concentraciones de productos aumentan y las de los reactivos disminuyen hasta alcanzar un valor constante.

Ley de acción de masas. Constante de equilibrio (Kc)

La ley de acción de masas, también llamada Ley de equilibrio, es cuando en una reacción elemental en equilibrio, el producto de las concentraciones molares de los productos, elevados a sus coeficientes, dividido en el producto de las concentraciones molares de los reactivos, elevados a sus coeficientes, es igual a la constante, llamada constante de equilibrio, que es función de la temperatura.

Para una reacción cualquiera (a A + b B c C + d D ) se define la constante de equilibrio (Kc) de la siguiente manera:

(2)

Siendo las concentraciones medidas en el equilibrio.

Se denomina constante de equilibrio, porque se observa que dicho valor es constante (dentro un mismo equilibrio) si se parte de cualquier concentración inicial de reactivo o producto.

Sólo se incluyen las especies gaseosas y/o en disolución. Las especies en estado sólido o líquido tienen concentración constante, y por tanto, se integran en la constante de equilibrio.

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Significado del valor de Kc

(1)

Si Kc es de valor alto (tiende a infinito), es porque el numerador es comparativamente mayor que el denominador y por ello hay más productos que reactivos y se puede decir que se trata de un equilibrio desplazado a la derecha.

Si Kc es de valor bajo (tiende a 0), es porque el denominador es comparativamente mayor que el numerador y por ello hay más reactivos que productos y se puede decir que se trata de un equilibrio desplazado a la izquierda.

Si Kc es de valor muy bajo, entonces es porque prácticamente los reactivos no se han transformado en productos. La constante Kc solo varía con la temperatura y sus unidades dependen de los exponentes de las concentraciones; por ello, como varían, no se suelen poner sus unidades.

Constante de equilibrio (Kp)

En las reacciones en que intervengan gases es más sencillo medir presiones parciales que concentraciones, por ello se trabaja con estas magnitudes. Así en una reacción tipo: a A + b B c C + d D, se observa la constancia de Kp viene definida por:

(2)

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Relación entre Kc y Kp

De la ecuación general de los gases ideales:

(1)

Se obtiene: (2)

Donde Δn= incremento en nº de moles de gases (n productos – n reactivos)

De esta relación se deduce que, para una reacción química determinada, el valor de Kp es, fijada la temperatura, una cantidad constante e independiente de las cantidades iniciales de reactivos y productos, lo mismo que ocurre con Kc. Por lo tanto, para una reacción química dada, el valor de las constantes Kp y Kc solo dependen de la temperatura.

En realidad, los valores de Kp y Kc son función exclusiva de la temperatura solo en caso de que todos los gases de la mezcla reaccionante se comporten como gases ideales. Aunque las constantes de equilibrio no son, en general, adimensionales, frecuentemente se escriben sin unidades. En estos casos no debe olvidarse que el valor de Kc corresponde al cociente de las concentraciones en el equilibrio, expresadas en moles/l, y que el valor de Kp es el cociente de las presiones parciales en el equilibrio, expresadas en atmósferas.

Magnitud de Kc y Kp

El valor de ambas constantes puede variar entre límites bastante grandes:

Ejemplos:

H2 (g) + Cl2 (g)  2 HCl (g); Kc (298 K) = 2,5 x 10^33

La reacción está muy desplazada a la derecha (en realidad se puede sustituir el símbolo Á por →).

H2 (g) + I2 (g) 2HI (g); Kc (698 K) = 55,0

Se trata de un verdadero equilibrio (hay concentraciones apreciables de reactivos y productos)

N2 (g) + O2 (g)  2NO (g); Kc (298 K) = 5,3 x 10^-31

La reacción está muy desplazada a la izquierda, es decir, apenas se forman productos.

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Grado de disociación (α)

La ley de acción de masas nos informa, a través del valor de la constante, sobre el grado en el que está desplazado

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