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Equilibrio químico
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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)
Equilibrio químico
N2O4 (g)
H2O (g)
2NO2 (g)
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N2O4 (g) 2NO2 (g)
= 4.63 x 10-3K = [NO2]2
[N2O4]
aA + bB cC + dD
K = [C]c[D]d
[A]a[B]b
Ley de acción de masas
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Si K >> 1 se favorece la formación de productos
Si K << 1 se favorece la formación de reactivos
Se puede concluir:
K = [C]c[D]d
[A]a[B]baA + bB cC + dD
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Equilibrio homogéneo se aplica a las reacciones donde todas las especies reaccionantes se encuentran en la misma fase.
N2O4 (g) 2NO2 (g)
Kc = [NO2]2
[N2O4]Kp =
NO2P2
N2O4P
aA (g) + bB (g) cC (g) + dD (g)
Kp = Kc(RT)n
n = moles de productos gaseosos – moles de reactantes gaseosos
= (c + d) – (a + b)
En la mayoría de los casos:
Kc Kp
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Equilibrio homogéneo
CH3COOH (ac) + H2O (l) CH3COO- (ac) + H3O+ (ac)
Kc =‘[CH3COO-][H3O+][CH3COOH][H2O]
[H2O] = constante
Kc = [CH3COO-][H3O+]
[CH3COOH]= Kc [H2O]‘
La constante de equilibrio es adimensional
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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 = [CO2] = Kc x‘[CaCO3][CaO]
Kp = PCO2
La concentración de sólidos y líquidos puros no se considera en la expresión para la constante de equilibrio.
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Expresiones de constante de equilibrio
1. 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.
2. Las concentraciones de los sólidos puros, líquidos puros y solventes no aparecen en las expresiones de constante de equilibrio.
3. La constante de equilibrio es una cantidad sin dimensiones.
4. Al calcular el valor de la constante de equilibrio, se debe especificar la ecuación balanceada y la temperatura.
5. 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.
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Cinética química y equilibrio químico
A + 2B AB2
kf
kr
velocidadf = kf [A][B]2
velocidadr = kr [AB2]
Equilibriovelocidadf = velocidadr
kf [A][B]2 = kr [AB2]
kf
kr
[AB2]
[A][B]2= Kc =
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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.
Principio de Le Châtelier
• Cambios en la concentración
N2 (g) + 3H2 (g) 2NH3 (g)
Se añadeNH3
El equilibrio se desplaza
hacia la izquierda
para disminuir el
cambio
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Principio de Le Châtelier
• Cambios en la concentración
CambioDesplazamiento del
equilibrio
Aumenta la concentración de producto(s) izquierda
Decrece la concentración de producto(s) derecha
Decrece la concentración de reactante(s)
Aumenta la concentración de reactante(s) derecha
izquierda
aA + bB cC + dD
AñadirAñadirQuitar Quitar
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Principio de Le Châtelier
• Cambios en volumen y presión
A (g) + B (g) C (g)
CambioDesplazamiento del
equilibrio
Aumenta la presión Al lado con menos moles de gas
Disminuye la presión Al lado con más moles de gas
Disminuye el volumen
Aumenta el volumen Al lado con más moles de gas
Al lado con menos moles de gas
14.5
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Principio de Le Châtelier
• Cambios en la temperatura
Cambio Rx Exotérmico
Aumenta la temperatura K decrece
Disminuye la temperatura K aumenta
Rx Endotérmico
K aumenta
K decrece
frío caliente
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Sin catalizador Con catalizador
Un catalizador baja Ea para ambas reacciones.
Un catalizador no cambia la constante de equilibrio o mueve el equilibrio.
• 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
Principio de Le Châtelier
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Principio de Le Châtelier
CambioDesplazamiento del
equilibrioCambio en la constante
de equilibrio
Concentración sí no
Presión sí no
Volumen sí no
Temperatura sí sí
Con catalizador no no