EQUILIBRIO QUÍMICO, Apuntes de Biología

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EQUILIBRIO QUÍMICO

1. Equilibrio químico.

2. La constante de equilibrio.

3. EL principio de LeChatelier.

Los conocimientos previos que son necesarios

dominar y ampliar son:

• La reacción química.
• La velocidad de reacción.
• La concentración molar.
• La ley de los gases ideales.
• Estequiometría.

0. CONOCIMIENTOS

PREVIOS

1. EQUILIBRIO QUÍMICO

El equilibrio químico estudia el alcance de las reacciones químicas y de los factores que las modifican.

Está relacionada con factores termodinámicos.

Un sistema alcanza el equilibrio químico cuando no se observan cambios en su composición química a medida que transcurre el tiempo.

En las reacciones reversibles (donde puede darse las reacciones directa e inversa) se produce un equilibrio dinámico donde los procesos continúan (las moléculas siguen reaccionando en ambos sentidos) pero las propiedades macroscópicas permanecen constante.

1. EQUILIBRIO QUÍMICO

equilibrio

equilibrio

equilibrio

tiempo tiempo (^) tiempo

Concentración Concentración^ Concentración

a

b (^) c

a) Inicialmente sólo hay NO 2 b) Inicialmente sólo hay N 2 O 4 c) Inicialmente hay una mezcla de ambos reactivos

N 2 O 4 (g) 2 NO 2

T=cte.

1. EQUILIBRIO QUÍMICO

El equilibrio químico es un equilibrio dinámico.

La velocidad de la reacción directa disminuye debido a que disminuye la concentración de los reactivos mientras que la velocidad de la reacción inversa aumenta al aumentar la concentración de los productos.

En el equilibrio ambas velocidades se igualan.

A nivel microscópico continua la reacción, pero las velocidades de las reacciones directas e inversa se igualan produciéndose que no se perciban cambios a nivel macroscópico.

1. EQUILIBRIO QUÍMICO

El equilibrio químico es un equilibrio dinámico.

   

   

       

       

a b (^) c d d d a b c d d c d d^ i^ d^ i^ a^ b e i i i

v k A B (^) k C D v v k A B k C D K v k C D k^ A^ B

     ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^     (^) 

a A  (^)   (^)  b B  (^)   (^)  c C  (^)   (^)  d D   

1. EQUILIBRIO QUÍMICO

Equilibrio químico dinámico:

Equilibrio químico

Concentraciones (mol/l) Tiempo (s)

[HI]

[I 2 ]

[H 2 ]

1. EQUILIBRIO QUÍMICO

La ley de equilibrio químico se expresa mediante una expresión matemática derivada de la ley de acción de masas.

No se incluye en la constante el disolvente (ej: agua) y en una reacción heterogénea solo se incluyen en la constante las sustancias pertenecientes a una fase (la más común).

El grado de disociación (α) es el número de moles que se descomponen o transforman (reacciona) por cada mol inicial de la sustancia (α=x/C).

c d

e (^) a b

C D

K

A B

a A     b B     c C     d D   

2. LA CONSTANTE DE EQUILIBRIO

La constante de equilibrio (Ke) es característica de cada reacción química, y su valor solo se ve alterado por la temperatura.

Un valor elevado de la constante de equilibrio (Ke) indica que la reacción está desplazada hacia la formación de productos (derecha) y un valor pequeño de la constante de equilibrio (Ke) lo contrario.

Aunque es un valor constante puede variar con la temperatura, por ello debe indicarse la temperatura cuando se indica el valor.

Es un valor independiente de las concentraciones iniciales, es de la relación de concentraciones en el equilibrio.

Su valor depende de cómo se escriba la ecuación ajustada de la reacción por lo que es imprescindible acompañar el dato de Kc con su correspondiente ecuación química ajustada.

2. LA CONSTANTE DE EQUILIBRIO

El del valor de Kc indica el grado en que los reactivos se transforman en los productos una vez alcanzado el equilibrio. Significado:

• Un valor muy grande indica que la reacción directa progresa hasta que prácticamente se agota alguno de los reactivos. Reacciona casi todo, se forma mucho producto (casi todo el reactivo agotado).
• Un valor muy pequeño indica que la cantidad de productos formados, una vez alcanzado el equilibrio, es muy pequeña comparada con los reactivos. Reacciona muy poco, se obtiene poco producto (casi todo el reactivos sin utilizar).
• Un valor próximo a la unidad indica que, en el equilibrio, las concentraciones de los reactivos sobrantes son del mismo orden que la de los productos formados.

Química 2º bachillerato Equilibrio químico 16

2. LA CONSTANTE DE EQUILIBRIO

tiempo

KC ≈ 10^0 concentración

tiempo

concentración KC > 10^5

KC < 10- concentración

tiempo

2. LA CONSTANTE DE EQUILIBRIO

El cociente de reacción (Q) nos indica la relación de las

concentraciones en un caso concreto (no en equilibrio):

   

   

c d

a b

C D Q A B



• Si Q < Ke ^ La reacción ocurre de izquierda a derecha
• Si Q = Ke  (^) El sistema está en equilibrio
• Si Q > Ke  (^) La reacción ocurre de derecha a izquierda

RELACIÓN DE EJERCICIOS

CONSTANTE DE EQUILIBRIO

2. LA CONSTANTE DE EQUILIBRIO

La constante de equilibrio puede expresarse de distintas formas:

• Constante de equilibrio referida a concentraciones molares (líquidos o gases):
• Constante de equilibrio referida a presiones parciales (gases):
• Constante de equilibrio referida a fracciones molares (líquidos o gases):

   

   

c d

C (^) a b

C D

K

A B

c d C D P (^) a b A B

P P K P P



c d C D X (^) a b A B

X X K X X

