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Apuntes de Química de Equilibrio químico 1º Bioingeniería en la UIC Sant Cugat INCLUYE: - Introducción - Factores determinantes - Ley de acción de masas - Constante de equilibrio (Kc y Kp) - Factores que afectan al equilibrio y principio de Le Chatelier - Entropía - Segunda ley de la termodinámica - Energía libre de Gibbs - Equilibrio ácido-base (Ka, Kb, efecto del ion común, ...) - Equilibrios de solubilidad (pH, efecto del ion común, ...)
Tipo: Apuntes
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Situación (^) que se alcanza cuando los (^) rapideces de^ la reacción en un sentido (^) y en otro se (^) igualan, y las [^ ]^ de los reactivos (^) y de los (^) productos permanecen constantes. Nzoy (^) (g) n ' ZNOZ (^) (g) >^ No (^) se (^) interrumpen las (^) conversiones de (^) NZOL, en NOZ (^) y de NOZ (^) en N (^204) , sino (^) que se (^) igualan las (^) rapideces de las^ reacciones.
y como^ productos^ (tan^ rápido^ como^ se^ forman^ moléculas de (^) producto, comienza el (^) proceso inverso (^) y estas moléculas reaccionan formando reactivo)
H2O ( l ) n^ ' H2O (^) (g) > Evaporación de H2O (^) en un recipiente cerrado.
de reacción : gases líquidos sólidos
En (^) gases :^ " P >^ ✓ volumen >^ ^ [ ] >^ ^ velocidad
^ T > ^ actividad moléculas^ >^ ^ probabilidad de^ que se^ encuentren cada 10°C de aumento = ✗ 2 velocidad reacción
La (^) velocidad con (^) que transcurre una reacción (^) es directamente (^) proporcional al (^) producto de las concentraciones de las sustancias (^) que intervienen en ella (^). AA +^ BB >^ CC^ V =^ K^. [A]
[B) b (^) > (^) K = cte de (^) proporcionalidad (depende de la reacción (^) y de la T (^) )
Relación (^) , en el (^) equilibrio, entre el (^) producto de los [ (^) productos] (^) y el de los [reactivos ]. AA +^ BB >^ CC +^ DD V, =^ K, [^ A}
CC +^ DD >^ AA +^ BB Va = Kz[C}°^ [^ D]' AA t^ BB^ n^ ' CC +^ DD V,^ = Va >^ K,[ A}• [ BP = KAIC]'^ [^ D }' K> =^ [^ C) ' [ Djd [ C)' [ D^ ]d > R = (^) 0,082 kz (^) [A]• [ B (^) ] b = (^) KC KC = [ A]• [ B ] " Kp =^ Kc^ (^ RT)^ " (^) > (^) Para una reacción (^) a una determinada T , permanece^ constante. Pa'^.^ Ppgd Kp = paa. PB"
proporción de^ su^ concentración^ , o^ presión parcial,^ en^ relación^ con^ un^ valor^ estándar^ de^ 1M^ , o^ Iatm^ )
ESCRITURA de las expresiones (^) de las K
[ NOz }Z PNOZZ NZQ, (g) n^ ' ZNOZ (^) (g) KC = [ Nzoi ,]^ I^ KP^ = Pura,
y productos en^ distintas^ fases. Cacos (^) (S) n^ ' CaO ( S) +^ CO2 (^) (g) Kc =^ [ CO2] >^ La [sólido} (^) =p. no (^) depende de la cantidad de sustancia (^) presente.
proceso en (^) equilibrio. A +^ B n^ ' C +^ D C +^ D (^) ,^ ' E +^ F A +^ B -^ ' E +^ F Kc, = [CIA] [ AJIB]^ [C][^ D]^.^ [E)[^ F^ ]^ =^ [^ E^ ][^ F^ ] ka, = [ E ][ F ] KC =^ K" ' KCZ = [ A }[ B} [ C)[ D] [ A][ B} [ CIED] Representación de (^) la K
constante de (^) equilibrio original. NZOL, (g) n^ '^ ZNOZ^ (g) Kcr = 4,6.^ 10- ZNOZ (^) (g) = N (^204) (g) Kcz =^1 Koi =^216
^ 2 N (^204) (g) n^ '^ NOZ^ (g) kc, = [ NOZ] [Nzoi, ja = (^) TKE > (^) Al (^) multiplicar la reacción (^). se [ NO 232 lleva^ la^ K^ al^ mismo^ valor. NZQ, (g) -^ ' ZNOZ (^) (g) KCZ = [Nzoc ,}
no (^) aparecen en las (^) expresiones de los constantes de (^) equilibrio.
' K '
Q Kc^ >^ Se^ desplaza a^ la^ derecha^ ( los reactivos^ deben^ convertirse^ en (^) productos) Q Kc^ →^ Se^ desplaza a la^ izquierda (^ los^ productos deben^ convertirse^ en reactivos) Q = Kc >^ Sistema en (^) equilibrio
gases es^ siempre^ mayor^ que La^ de^ los^ líquidos^ o^ los^ sólidos. Segunda LEY de la termodinámica
Expresa la^ conexión^ entre^ la^ entropía^ y la^ espontaneidad de^ una^ reacción^.
se mantiene constante en un (^) proceso en (^) equilibrio (^ DSuniverso^ =^ DSsistema^ -^ DSalrededores =^ O^ )
a A +^ BB^ CC^ +^ DD^ AS^ reacción =^ [^ c.^5 (C)^ +^ d.^ SYD)]^ -^ [^ a.^ 54A)^ +^ b.^ SYB)^ ] AS reacción =^ En^ -5°productos - En-^ Soreactivos SI^ Dn^ O^ >^ AS^ O (^ produce más^ de^ lo^ q consume) si (^) An O^ >^ DS^ O (disminuye núm.^ total^ de moléculas^ de^ gas) si An ( (^) gas) =^ O^ >^ AS (^) puede ser 0 o (^0) pero ✓ Valor
DS (^) alrededores = Éi (^) > T Y^ >^ absorción^ adición^ de^ calor^ por^ el^ sistema^ =^ poco^ efecto^ en^ DS^ alrededores ✓ T^ >^ absorción^ adición^ de^ calor^ por el^ sistema^ =^ mucho^ efecto^ en^ DS^ alrededores TERCERA LEY^ de^ la^ termodinámica^ Y^ CMTROPICI^ absoluta
DG =^ DH - TAS >^ Si^ DG O^ (se libera^ energía libre)^ >^ la^ reacción^ es^ espontánea si DG 0 ( se consume (^) energía libre^ )^ >^ NO^ es (^) espontánea (en^ la^ dirección^ opuesta sí^ ) si DG =^0 ( ni se libera ni se consume (^) energía libre) >^ reacción^ en (^) equilibrio cambios de energía libre estándar
(reactivos (^) en estado estándar > productos en estado^ estándar^ ) DGI =^ En^. Óproductos -^ En^.^ Círeactivos^ >^ a^ A^ +^ BB^ >^ CC^ +^ DD DGI =^ [^ c- GYC )^ +^ d. 64 D)]^ - [ a -64^ A)^ +^ b.^ GTB)}
compuesto a (^) partir de^ sus elementos^ en^ estados^ estándar.
AG =^ DE +^ RT. LNQ >^ R^ =^ de (^) gases ideales 1- = temperatura reacción ( K) Q =^ cociente reacción DG°^ >^ valor (^) fijo
a =^ K^ → DG °^ +^ RT. Lnk =^ O >^ AÓ =^ - RT. Lnk EQUILIBRIO ácido^ - base TCORICIS ácido - base
productos de^ ionización
(^) Solo sirve para sustancias^ en^ disolución^ acuosa^ , pero hay sustancias^ ácidas^ básicas^ en^ ausencia^ de^ H2O.
(^) Estas (^) reacciones de cesión (^) y aceptación son reversibles. (^) Sistema (^) conjugado : (^) ácido y base^ en^ la^ que^ se^ convierte^ al^ ceder^ el^ protón,^ o^ base^ y ácido^ en^ el^ que se convierte al (^) aceptarlo. HCL +^ H2O n^ ' 1-130 "^ +^ Cl- > (^) Una misma sustancia (^) puede comportarse como Ácido Base^ Base^ Ácido conjugada conjugado^ ácido o base (^) según el medio en el (^) que se NH3 +^ H2O^ n ' NHY "^ +^ OH
encuentre (^) lej. H2O) Base (^) Ácido Ácido Base conjugado conjugada
explica el^ carácter^ ácido^ básico^ de^ las^ sustancias^ que no^ contienen^ H^.
H"^ +^ :^ Ü. ^ H -^ >^ H (^) É H ÁC. débiles Y (^) la constante de ionización
HA lac) n^ '^ H^ ' ( ac ) +^ A- ( ac ) ka = ["" "A^ ] (^) > Constante de ionización de un ácido ( Ka) :^ ^ Ka >^ ^ [ H " ] >^ ^ Fuerza del ácido [ HA] vka >^ ✓ [Ht^ }^ >^ tFuerza^ del^ ácido
problemas de^ ionización^ de^ ácidos^ débiles^ :
' X '.
% ¡ (^) on (^).^ = Ü. 100 > % ácido^ que [ ácido]o
Como el ión^ Ag+ se encuentra^ en los^ dos^ :^ ' [ (^) Agt] >^ Q (^) kps Para restablecer el (^) equilibrio parte del (^) Aga ( s) (^) precipitará ( (^) por el (^) ppio de le^ Chatelier ) hasta que Q^ = kps En el (^) equilibrio :^ [ (^) Ag" ] =/^ [ CE] >^ [ (^) Agt] [ d-] EL PH Y^ LA Solubilidad. MGCOH )z^ (S^ )^ - ' Mg " ( ac)^ +^ ZOH_^ (ac)^ Kps = 1,2- _ (^) "
(^) AL añadir iones OH - > " pH > (^) el (^) equilibrio se (^) desplaza a la (^) izquierda > (^) ✓ solubilidad del (^) MGIOHIZ (s)
Mg (^ OHL^ (^ s)^ n ' Mga (^ ac)^ +^ ZOH
[ lo [ Ir -^ S^ +^ S +2s [ (^) teq S 2s Kps =^ [^ MGZ " ][OH -32 = (^) 51255=453 = 1.2.70_ (^) " (^) > (^) S = 1.4.
→ (^) [OH - ] = (^) 2s = 2,8-10-^ "^ M POH =^
pH 70,^ ^ solubilidad MGCOH )z ( [Ht]^ [OH^
Mg "] para mantener^ el^ equilibrio^ >^ ^ disol.MG/0HIz )