13 equilibrio quimico ii 13 04 05
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Equilibrio químico II
Química General e InorgánicaClase del 13 de abril de 2005
Dr. Pablo Evelson
Principio de Le ChatelierPrincipio de Le Chatelier
Si un sistema en equilibrio se somete a
una tensión o perturbación que
cambie cualquiera de los factores
determinantes del equilibrio, el sistema
reaccionará para minimizar el efecto de
la perturbación.
Factores que afectan el equilibrio químico
•Temperatura
•Presión
•Concentración de productos y reactivos
N2O4 (g) 2 NO2 (g)
H° = + 58 kJ/ mol
K298 = 0,98
[NO22
Kc = [N2O4
pNO22
Kp = pN2O4
TS° = + 53 ºkJ/ mol
G° = + 5 kJ/ mol
2 NO (g) + O2 (g) 2 NO2 (g) UVluz
Lluvia ácida
La única forma precisa de determinar con exactitud como responderá un equilibrio a las nuevas
condiciones es usar los principios de la termodinámica.
Sin embargo, existe una regla general que se puede utilizar para analizar rápidamente el efecto de las perturbaciones sobre equilibrios químicos.
Se denomina principio de Le Chatelier
Efecto de la concentración de reactivos y productos
[Cc [Dd
Q = [Aa [Bb
Fuera del equilibrio, se define el cociente de reacción (Q):
Q < K Tendencia a formarse productos
Q = K La reacción está en equilibrio
Q > K Tendencia a formarse reactivos
Predicción del sentido de la reacción
La reacción tiende a formar reactivos
La reacción tiende a formar productos
Reacción en equilibrio
Reacción Temperatura (K) Kp
Efecto de la temperatura
Efecto de la temperatura
Progreso de la reacción Progreso de la reacción
En
ergí
a po
tenc
ial
En
ergí
a po
tenc
ial
En
doté
rmic
a
Exo
térm
ica
Responde más a la temperatura
Responde más a la temperatura
Ea (
dire
cta) E
a (in
vers
a)
Ea (
inve
rsa)E
a (di
rect
a)
Catalizadores
Un catalizador aumenta la velocidad directa e
inversa de una reacción
Progreso de la reacción
En
ergí
a po
tenc
ial
Reactivos
Productos
Camino original
Ea del camino catalizado
Camino catalizado
Energía libre de Gibbsy
constantes de equilibrio
G = H - TS
G = H - TS
Sólo vale para el sistema, a presión y temperatura constantes.
Energía libre de GibbsEnergía libre de Gibbs
G > 0 Proceso no espontáneo
G < 0 Proceso espontáneo
G = 0 Equilibrio
La energía libre de Gibbs como La energía libre de Gibbs como criterio de espontaneidadcriterio de espontaneidad
El cambio de energíalibre estándar, G° es el cambio de energía libre que
acompaña a la conversión de reactivos en sus estados estándar a productos en
sus estados estándar para un mol de reacción según está escrita.
Estado de la materia Estado estándar
Gas 1 atm de presión
Líquido líquido puro
Sólido sólido puro
Elementos* G°f (elemento) = 0
Disolución Concentración 1 molar
Convenciones para los estados estándarConvenciones para los estados estándar
G° = H° - TS°
G = G° + RT lnQ
En condiciones que no son del estado estándar para predecir la dirección de la reacción se debe usar
G en vez de G°
En condiciones estándar:
La relación entre G y G° es:
G° = H° - TS°
G = G° + RT lnQ
G° = -RT lnK
0= G° + RT lnQ
En el equilibrio
G° = -RT lnK
K = e-G°/RT
Si G° < 0 entonces K > 1
Si G° > 0 entonces K < 1
Relación entre Relación entre G° y K de acuerdo con G° y K de acuerdo con la ecuación la ecuación G° = -RT lnK G° = -RT lnK
K ln K G° Comentario
> 1 Positivo Negativo En el equilibrio se ve favorecida la formación de productos sobre los reactivos
= 1 0 0 En el equilibrio la formación de reactivos y productos está igualmente favorecida
< 1 Negativo Positivo En el equilibrio se ve favorecida la formación de reactivos sobre los productos
N2O4 (g) 2 NO2 (g)
Estado de equilibrio96
97
98
99
PN2O4
0,8 0,6 0,4 0,2
En
ergí
a lib
re (
kJ)
PNO2
0,2 0,4 0,6 0,8
Posición de equilibrio
En
erg
ía li
bre
(G
)
G° (reactivos)
G° (productos)
G°= G° (productos) -G° (reactivos) > 0
Reactivospuros
Productospuros
Reactivos y productos en el equilibrio
Avance de la reacción
Posición de equilibrio
G° (reactivos)
G°= G° (productos) -G° (reactivos) < 0
G° (productos)
En
erg
ía li
bre
(G
)
Reactivospuros
Productospuros
Reactivos y productos en el equilibrio
Avance de la reacción
G° = H° - TS°Combinando con
K = eS°/R e-H°/RT
K = e-G°/RT
A partir de:
Cuanto mayor sea S y más negativo H, mayor será K
Dependencia de los equilibrios Dependencia de los equilibrios con respecto a la temperaturacon respecto a la temperatura
G° = -RT ln K
G° = H° - TS°Combinando con
ln K = -H° + S°RT R
Reacción endotérmica
Reacción exotérmica
1/T
ln K
ln K = -H° 1 + S°R T R
ln K = -H° + S°RT R
ln K1 = -H° + S° RT1 R
ln K2 = -H° + S°RT2 R
ln K2 = -H° 1 1R T2 T1K1
• Atkins P.W, Jones L. Química . 3ra edición. Ed Omega. 1999.
Capítulo 13.• Chang R. Química. Ed. MacGraw Hill.1998. Capítulo 14.
Consultas: pevelson@ffyb.uba.ar (Pablo Evelson)
BibliografíaBibliografía
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