Semana 08Semana 08

EQUILIBRIO QUÍMICOEQUILIBRIO QUÍMICOyy

Principio de Le ChatelierPrincipio de Le Chatelier

M Sc. Ing. Ricardo Terreros LazoM Sc. Ing. Ricardo Terreros Lazo

ContenidosContenidos1.- Concepto de equilibrio químico. 1.- Concepto de equilibrio químico.

1.1.1.1.    Características. Aspecto dinámico de las Características. Aspecto dinámico de las reacciones químicas.reacciones químicas.

2.-2.-  Ley de acción de masas. KLey de acción de masas. KCC. . 3.-3.-  Grado de disociación Grado de disociación ..

3.1.3.1.      Relación KRelación KC C con con ..

4.-4.-   KKpp. Relación con K. Relación con Kcc4.1.4.1.      Magnitud de las constantes de equilibrio.Magnitud de las constantes de equilibrio.

5.-5.-  Cociente de reacción.Cociente de reacción.6.-6.-  Modificaciones del equilibrio. Principio de Le Modificaciones del equilibrio. Principio de Le

Chatelier.Chatelier.6.1.6.1.    Concentración en reactivos y productos.Concentración en reactivos y productos.6.2.6.2.    Cambios de presión y temperatura.Cambios de presión y temperatura.6.3.6.3.    Principio de Le Chatelier.Principio de Le Chatelier.6.4.6.4.    Importacia en procesos industriales.Importacia en procesos industriales.

7.-7.-  Equilibrios heterogéneos.Equilibrios heterogéneos.

¿Qué es un equilibrio ¿Qué es un equilibrio químico?químico?• Es una reacción que nunca llega a Es una reacción que nunca llega a

completarse, pues se produce en ambos completarse, pues se produce en ambos sentidos (los reactivos forman sentidos (los reactivos forman productos, y a su vez, éstos forman de productos, y a su vez, éstos forman de nuevo reactivos).nuevo reactivos).

• Cuando las concentraciones de cada una Cuando las concentraciones de cada una de las sustancias que intervienen de las sustancias que intervienen (reactivos o productos) se estabiliza se (reactivos o productos) se estabiliza se llega al llega al EQUILIBRIO QUÍMICO.

Equilibrio de moléculasEquilibrio de moléculas (H (H22 + I + I2 2 2 HI) 2 HI)

© GRUPO ANAYA. S.A.

Variación de la Variación de la concentración con el concentración con el tiempotiempo (H (H22 + I + I22 2 HI) 2 HI)

Equilibrio químico

Con

cent

raci

ones

(m

ol/l

)

Tiempo (s)

[HI]

[I2]

[H2]

Reacción: HReacción: H22 + I + I22 2 HI 2 HI

Constante de equilibrio Constante de equilibrio (K(Kcc))• En una reacción cualquiera: En una reacción cualquiera:

a A + b B a A + b B c C + d D c C + d Dla constante Kla constante Kcc tomará el valor: tomará el valor:

• para concentraciones para concentraciones en el equilibrioen el equilibrio• La constante KLa constante Kcc cambia con la temperatura cambia con la temperatura

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

[ ] [ ]

[ ] [ ]

c d

c a b

C DK

A B

Constante de equilibrio (Kc)• En la reacción anterior:En la reacción anterior:HH22(g)(g)+ I+ I22(g)(g) 2 HI 2 HI (g)(g)

• El valor de El valor de KKCC, dada su expresión, depende de , dada su expresión, depende de cómo se ajuste la reacción.cómo se ajuste la reacción.

• Es decir, si la reacción anterior la hubiéramos Es decir, si la reacción anterior la hubiéramos ajustado como: ½ Hajustado como: ½ H22(g)(g) + ½ I + ½ I22(g)(g) HI HI (g)(g), la , la constante valdría la raíz cuadrada de la anterior. constante valdría la raíz cuadrada de la anterior.

2

2 2

[ ]

[ ] [ ]c

HIK

H I

Ejemplo:Ejemplo: Tengamos el equilibrio: 2 SOTengamos el equilibrio: 2 SO22(g) + (g) + OO22(g) (g) 2 SO 2 SO33(g). Se hacen cinco experimentos en (g). Se hacen cinco experimentos en los que se introducen diferentes concentraciones los que se introducen diferentes concentraciones iniciales de ambos reactivos (SOiniciales de ambos reactivos (SO22 y O y O22). Se ). Se produce la reacción y una vez alcanzado el produce la reacción y una vez alcanzado el equilibrio se miden las concentraciones tanto de equilibrio se miden las concentraciones tanto de reactivos como de productos observándose los reactivos como de productos observándose los siguientes datos:siguientes datos:

Concentr. iniciales (mol/l)

Concentr. equilibrio (mol/l)

[SO2] [O2] [SO3] [SO2] [O2] [SO3] Kc

Exp 1 0,20 0,20 — 0,030 0,155 0,170 279,2

Exp 2 0,15 0,40 — 0,014 0,332 0,135 280,7

Exp 3 — — 0,20 0,053 0,026 0,143 280,0

Exp 4 — — 0,70 0,132 0,066 0,568 280,5

Exp 5 0,15 0,40 0,25 0,037 0,343 0,363 280,6

• En la reacción anterior:En la reacción anterior: 2 SO 2 SO22(g) + O(g) + O22(g) (g) 2 SO 2 SO33(g)(g)

• KKCC se obtiene aplicando la expresión: se obtiene aplicando la expresión:

• y como se ve es prácticamente constante. y como se ve es prácticamente constante.

Concentr. iniciales (mol/l)

Concentr. equilibrio (mol/l)

[SO2] [O2] [SO3] [SO2] [O2] [SO3] Kc

Exp 1 0,200 0,200 — 0,030 0,115 0,170 279,2

Exp 2 0,150 0,400 — 0,014 0,332 0,135 280,1

Exp 3 — — 0,200 0,053 0,026 0,143 280,0

Exp 4 — — 0,700 0,132 0,066 0,568 280,5

Exp 5 0,150 0,400 0,250 0,037 0,343 0,363 280,6

23

22 2

[ ]

[ ] [ ]C

SOK

SO O

Ejercicio A:Ejercicio A: Escribir las expresiones de KEscribir las expresiones de KCC para para los siguientes equilibrios químicos: los siguientes equilibrios químicos: a)a) N N22OO44(g) (g) 2 2NONO22(g);(g);b)b) 2 NO(g) + Cl 2 NO(g) + Cl22(g) (g) 2 NOCl(g); 2 NOCl(g);c)c)CaCOCaCO33(s) (s) CaO(s) + CO CaO(s) + CO22(g); (g); d) d) 2 NaHCO2 NaHCO33(s) (s) Na Na22COCO33(s) + H(s) + H22O(g) + COO(g) + CO22(g).(g).

2

2

2 4

[ ]

[ ]c

NOK

N O• a)a)

• b)b)

1111

• c)c)

• d)d)

2

22

[ ]

[ ] [ ]c

NOClK

NO Cl

2[ ]cK CO

2 2[ ] [ ]cK CO H O

Significado del valor de KSignificado del valor de Kcc

1212

tiempo

KC ≈ 100

conc

entr

ació

n

tiempo

KC > 105

conc

entr

ació

n

KC < 10-2

conc

entr

ació

n

tiempo

Ejemplo:Ejemplo: En un recipiente de 10 litros se En un recipiente de 10 litros se introduce una mezcla de 4 moles de N introduce una mezcla de 4 moles de N22(g) y (g) y 1212moles de Hmoles de H22(g); a) escribir la reacción de (g); a) escribir la reacción de equilibrio; b) si establecido éste se observa que equilibrio; b) si establecido éste se observa que hay 0,92 moles de NHhay 0,92 moles de NH33(g), determinar las (g), determinar las concentraciones de Nconcentraciones de N2 2 e He H22 en el equilibrio y la en el equilibrio y la constante Kconstante Kc.c.

a) a) Equilibrio:Equilibrio: NN22(g) + 3 H(g) + 3 H22(g) (g) 2 NH 2 NH33(g)(g)

Moles inic.: 4Moles inic.: 4 12 12 0 0

Moles equil. 4 – 0,46 12 – 1,38 0,92Moles equil. 4 – 0,46 12 – 1,38 0,92

b)b) 3,54 10,62 3,54 10,62 0,92 0,92

conc. eq(mol/l) conc. eq(mol/l) 0,354 1,0620,354 1,062 0,092 0,092 NHNH3322 0,092 0,0922 2

KKcc = ————— = ——————— = = ————— = ——————— = 1,996 · 101,996 · 10–2 –2

HH223 3 · · NN22 1,062 1,06233 · 0,354 · 0,354 1313

Ejercicio B:Ejercicio B: En un recipiente de 250 ml se En un recipiente de 250 ml se introducen 3 g de PClintroducen 3 g de PCl55, estableciéndose el , estableciéndose el equilibrio: PClequilibrio: PCl55(g)(g) PCl PCl33 (g)(g) + Cl + Cl22(g)(g). Sabiendo . Sabiendo que la Kque la KCC a la temperatura del experimento es a la temperatura del experimento es 0,48, determinar la composición molar del 0,48, determinar la composición molar del equilibrio.equilibrio... Equilibrio:Equilibrio: PCl PCl55(g)(g) PCl PCl33(g)(g) + Cl + Cl22(g)(g)

Moles inic.: 3/208,2Moles inic.: 3/208,2 0 0 0 0Moles equil. 0,0144 – Moles equil. 0,0144 – xx xx xx

1414

0,0144conc. eq(mol/l)

0,25 0,25 0,25

x x x

3 2

5

[ ] [ ] 0,25 0,25 0,480,0144 [ ]

0,25

C

x xPCl Cl

KxPCl

0,0130x

Moles equil. 0,0014 0,013 0,013

Constante de equilibrio Constante de equilibrio (K(Kpp))• En las reacciones en que intervengan En las reacciones en que intervengan gasesgases

es mas sencillo medir presiones parciales es mas sencillo medir presiones parciales que concentraciones:que concentraciones:

a A + b B a A + b B c C + d D c C + d Dy se observa la constancia de Ky se observa la constancia de Kpp viene viene

definida por:definida por:

1515

c dC D

P a dA D

p pK

p p

Constante de equilibrio Constante de equilibrio (K(Kpp))

En la reacción vista anteriormente:En la reacción vista anteriormente: 2 SO 2 SO22(g) + O(g) + O22(g) (g) 2 SO 2 SO33(g)(g)

PP(SO(SO33))22

KKpp = ——————— = ——————— PP(SO(SO22))

2 2 · P· P(O(O22))

De la ecuación general de los gases:De la ecuación general de los gases:P ·V = n ·R·T se obtiene:P ·V = n ·R·T se obtiene:

nnP = P = ·R ·T = concentración · R · T ·R ·T = concentración · R · T

V V

SOSO3322 (RT) (RT)22

KKpp = —————————— = K = —————————— = Kc c · (RT)· (RT)–1–1

SOSO222 2 (RT)(RT)2 2 · · OO22 (RT) (RT)

1616

Constante de equilibrio (KConstante de equilibrio (Kpp) ) (continuación)(continuación)

• Vemos, pues, que KVemos, pues, que KPP puede depender de la puede depender de la temperatura siempre que haya un cambio en el nº temperatura siempre que haya un cambio en el nº de moles de gasesde moles de gases

ppccc c · p· pDD

dd CCc c (RT)(RT)c c · · DDdd (RT) (RT)d d

KKpp = ———— = —————————— = = ———— = —————————— = p pAA

a a · p· pBBbb AAa a (RT)(RT)a a ·· BBb b (RT)(RT)b b

en donde en donde n = incremento en nº de moles de gases n = incremento en nº de moles de gases (n(nproductosproductos – n – nreactivosreactivos))

1717

( ) nP CK K RT

Ejemplo:Ejemplo: Calcular la constante KCalcular la constante Kp p a a 1000 K en la reacción de formación 1000 K en la reacción de formación del amoniaco vista anteriormente. del amoniaco vista anteriormente. (K(KC C == 1,996 ·10 1,996 ·10–2–2))

NN22(g) + 3 H(g) + 3 H22(g) (g) 2 NH 2 NH33(g)(g)

n = nn = nproductosproductos – n – nreactivosreactivos = 2 – (1 + 3) = –2 = 2 – (1 + 3) = –2

KKPP = K = Kcc · (RT) · (RT)n n ==

LL22 atm·L atm·L –2–2 1,996 ·101,996 ·10–2–2 —— · 0,082 ——— ·1000K = —— · 0,082 ——— ·1000K = molmol22·· mol · K mol · K

KKp p = 2,97 · 10= 2,97 · 10–6–6

1818

Ejercicio C:Ejercicio C: La constante de equilibrio de la La constante de equilibrio de la reacción: Nreacción: N22OO44 2 NO 2 NO22 vale 0,671 a 45ºC . vale 0,671 a 45ºC . Calcule la presión total en el equilibrio en un Calcule la presión total en el equilibrio en un recipiente que se ha llenado con Nrecipiente que se ha llenado con N22OO44 a 10 a 10 atmósferas y a dicha temperatura.atmósferas y a dicha temperatura.Datos: R = 0,082 atm·l·molDatos: R = 0,082 atm·l·mol-1-1·K·K-1-1..

De la ecuación de los gases podemos deducir:De la ecuación de los gases podemos deducir:

pp 10 atm · mol ·K 10 atm · mol ·K[N[N22OO44]]inic.inic. = ——— = ————————— = 0, 38 M = ——— = ————————— = 0, 38 M

R · TR · T 0,082 atm·L · 318 K 0,082 atm·L · 318 K

Equilibrio: N N22OO44 2 NO 2 NO22

conc. Inic. (M)conc. Inic. (M) 0,38 0,38 0 0conc. Equil. (M)conc. Equil. (M) 0,38 – x0,38 – x 2x 2x

NONO2222 4x 4x22

KKcc = ——— = ———— = 0,671 = ——— = ———— = 0,671 x = 0,18 x = 0,18 NN22OO44 0,38 – x 0,38 – x

1919

Ejercicio C (cont):Ejercicio C (cont): La constante de La constante de equilibrio de la reacción: Nequilibrio de la reacción: N22OO44 2 NO 2 NO22 vale vale 0,671 a 45ºC . Calcule la presión total en el 0,671 a 45ºC . Calcule la presión total en el equilibrio en un recipiente que se ha llenado equilibrio en un recipiente que se ha llenado con Ncon N22OO44 a 10 atmósferas y a dicha a 10 atmósferas y a dicha temperatura.temperatura.Datos: R = 0,082 atm·l·molDatos: R = 0,082 atm·l·mol-1-1·K·K-1-1..

Equilibrio:Equilibrio: N N22OO44 2 NO 2 NO22

conc. Inic. (M)conc. Inic. (M) 0,38 0,38 0 0

conc. Equil. (M)conc. Equil. (M) 0,20 0,20 0,360,36

PPTOTALTOTAL = ( = (NN22OO44eq eq ++ NONO22eqeq)·R·T =)·R·T =

0,082 atm·L0,082 atm·L(0,20 M + 0,36 M) · ————— ·318 K = (0,20 M + 0,36 M) · ————— ·318 K = 14,6 14,6 atmatm

mol ·K mol ·K2020

Magnitud de KMagnitud de Kcc y K y Kpp..• El valor de ambas constantes puede variar entre El valor de ambas constantes puede variar entre

límites bastante grandes:límites bastante grandes:• HH2 2 (g)(g) + Cl + Cl2 2 (g)(g) 2 HCl 2 HCl (g)(g)

KKc c (298 K) = 2,5 ·10(298 K) = 2,5 ·103333

• La reacción está muy desplazada a la derechaLa reacción está muy desplazada a la derecha..• HH2 2 (g)(g) + I + I2 2 (g)(g) 2 HI 2 HI (g)(g)

KKc c (698 K) = 55,0(698 K) = 55,0• Se trata de un verdadero equilibrioSe trata de un verdadero equilibrio..• NN2 2 (g)(g) + O + O2 2 (g)(g) 2 NO 2 NO (g)(g)

KKc c (298 K) = 5,3 ·10(298 K) = 5,3 ·10–31–31

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

2121

Grado de disociación (Grado de disociación ().).

• Se utiliza en aquellas reacciones en Se utiliza en aquellas reacciones en las que existe un único reactivo que las que existe un único reactivo que se disocia en dos o más.se disocia en dos o más.

• Es la fracción de un mol que se Es la fracción de un mol que se disocia (tanto por 1).disocia (tanto por 1).

• En consecuencia, el % de sustancia En consecuencia, el % de sustancia disociada es igual a 100 · disociada es igual a 100 · ..

2222

Ejemplo:Ejemplo: En un matraz de 5 litros se En un matraz de 5 litros se introducen 2introducen 2moles de PClmoles de PCl55(g) y 1 mol de de (g) y 1 mol de de PClPCl33(g) y se establece el siguiente equilibrio: (g) y se establece el siguiente equilibrio:

PClPCl55(g) (g) PCl PCl33(g) + Cl(g) + Cl22(g). Sabiendo que K(g). Sabiendo que Kcc (250 ºC) (250 ºC) = 0,042; = 0,042; a) ¿cuáles son las ¿cuáles son las concentraciones de cada sustancia en el concentraciones de cada sustancia en el equilibrio?; equilibrio?; b) ¿cuál es el grado de ¿cuál es el grado de disociación?disociación?a)a) Equilibrio:Equilibrio: PCl PCl55(g) (g) PCl PCl33(g) + Cl(g) + Cl22(g)(g)Moles inic.: 2Moles inic.: 2 1 1 0 0Moles equil. 2– x 1 + x xMoles equil. 2– x 1 + x xconc. eq(mol/l)(2– x)/5 (1 + x)/5 x/5conc. eq(mol/l)(2– x)/5 (1 + x)/5 x/5

PClPCl33 · · ClCl22 (1+x)/5 (1+x)/5 ·x/5 ·x/5 KKcc = —————— = —————— = 0,042 = —————— = —————— = 0,042 PClPCl55 (2– x)/5 (2– x)/5 De donde se deduce que x = 0,28 molesDe donde se deduce que x = 0,28 moles

2323

Ejemplo (cont):Ejemplo (cont): En un matraz de 5 litros se En un matraz de 5 litros se introducen 2introducen 2moles de PClmoles de PCl55(g) y 1 mol de de (g) y 1 mol de de PClPCl33(g) y se establece el siguiente equilibrio: (g) y se establece el siguiente equilibrio: PClPCl55(g) (g) PCl PCl33(g) + Cl(g) + Cl22(g). Sabiendo que K(g). Sabiendo que Kcc (250 ºC) (250 ºC)

= 0,042; = 0,042; a)a) ¿cuáles son las concentraciones de ¿cuáles son las concentraciones de cada sustancia en el equilibrio?; cada sustancia en el equilibrio?; b)b) ¿cuál es el ¿cuál es el grado de disociación?grado de disociación?PClPCl55 = (2– 0,28)/5 = = (2– 0,28)/5 = 0,342 mol/l0,342 mol/l

PClPCl33 = = (1+ 0,28)/5(1+ 0,28)/5 = = 0,256 mol/l0,256 mol/l

ClCl22 = 0,28 /5 = = 0,28 /5 = 0,056 mol/l0,056 mol/l

b)b) Si de 2 moles de PCl Si de 2 moles de PCl55 se disocian 0,28 moles en se disocian 0,28 moles en PClPCl33 y Cl y Cl22, de cada mol de PCl, de cada mol de PCl55 se disociarán 0,14. se disociarán 0,14. Por tanto, Por tanto, = 0,14 = 0,14, lo que viene a decir que el , lo que viene a decir que el PClPCl55 se ha disociado en un 14 %. se ha disociado en un 14 %.

2424

Relación entre KRelación entre Kcc y y ..• Sea una reacción A Sea una reacción A B + C. B + C.• Si llamamos “c” = [A]Si llamamos “c” = [A]inicialinicial y suponemos que en y suponemos que en

principio sólo existe sustancia “A”, tendremos principio sólo existe sustancia “A”, tendremos que:que:

• Equilibrio: Equilibrio: A A B + C B + C• Conc. Inic. (mol/l): cConc. Inic. (mol/l): c 0 0 0 0• conc. eq(mol/l) c(1– conc. eq(mol/l) c(1– ) c) c ·· c c ·· • BB · · CC c c ·· · c · c ·· c c ··22

KKcc = ———— = ————— = ——— = ———— = ————— = ——— AA c c · (1– · (1– ) (1– ) (1– ) )

• En el caso de que la sustancia esté poco En el caso de que la sustancia esté poco disociada (Kdisociada (Kcc muy pequeña): muy pequeña): << 1 y << 1 y

• KKc c c c ··22

2525

Ejemplo:Ejemplo: En un matraz de 5 litros se En un matraz de 5 litros se introducen introducen 2 moles de PCl2 moles de PCl55(g) y 1 mol de de PCl(g) y 1 mol de de PCl33(g) y se (g) y se establece el siguiente equilibrio:PClestablece el siguiente equilibrio:PCl55(g) (g) PCl PCl33(g) (g) + Cl+ Cl22(g). Sabiendo que K(g). Sabiendo que Kcc (250 ºC) (250 ºC) = 0,042 = 0,042 a)a) ¿cuáles son las concentraciones de cada ¿cuáles son las concentraciones de cada sustancia en el equilibrio?; sustancia en el equilibrio?; b)b) ¿cuál es el grado ¿cuál es el grado de disociación?de disociación?a)a) Equilibrio: PCl Equilibrio: PCl55(g) (g) PClPCl33(g) + Cl(g) + Cl22(g)(g)Conc. inic.: 2/5Conc. inic.: 2/5 1/51/5 00conc. eq(mol/l) 0,4(1–conc. eq(mol/l) 0,4(1–) 0,2+0,4) 0,2+0,4 ·· 0,4 0,4 ··

PClPCl33 · · ClCl22 (0,2+0,4 (0,2+0,4 ··)· 0,4)· 0,4 ·· KKcc = —————— = ————————— = 0,042 = —————— = ————————— = 0,042 PClPCl55 0,4(1– 0,4(1–) )

b)b) En este caso y dado el valor de la constante no debe En este caso y dado el valor de la constante no debe despreciarse despreciarse frente a 1, por lo que deberíamos frente a 1, por lo que deberíamos resolver el sistema:resolver el sistema: = 0,14 = 0,14

2626

Ejercicio D:Ejercicio D: En el equilibrio anterior (K En el equilibrio anterior (Kcc = = 0,042):0,042): PCl PCl55(g) (g) PCl PCl33(g) + Cl(g) + Cl22(g) ¿cuál sería el grado de (g) ¿cuál sería el grado de disociación y el número de moles en el equilibrio disociación y el número de moles en el equilibrio de las tres sustancias si pusiéramos únicamente de las tres sustancias si pusiéramos únicamente 2 moles de PCl2 moles de PCl55(g) en los 5 litros del matraz? (g) en los 5 litros del matraz? Equilibrio:Equilibrio: PClPCl55(g) (g) PCl PCl33(g) + Cl(g) + Cl22(g)(g)Conc. inic.: 2/5Conc. inic.: 2/5 0 0 00conc. eq(mol/l) 0,4(1–conc. eq(mol/l) 0,4(1–) 0,4) 0,4 ·· 0,4 0,4 ··

PClPCl33 · · ClCl22 0,4 0,4 ··22

KKcc = —————— = ———— = 0,042 = —————— = ———— = 0,042 PClPCl55 (1–(1–) ) En este caso y dado el valor de la constante no debe En este caso y dado el valor de la constante no debe despreciarse despreciarse frente a 1, por lo que deberíamos frente a 1, por lo que deberíamos resolver el sistema:resolver el sistema: = 0,276= 0,276

2727

Ejercicio D (cont):Ejercicio D (cont): En el equilibrio anterior En el equilibrio anterior (K(Kcc = 0,042): PCl = 0,042): PCl55(g) (g) PCl PCl33(g) + Cl(g) + Cl22(g) ¿cuál (g) ¿cuál sería el grado de disociación y el número de sería el grado de disociación y el número de moles en el equilibrio de las tres sustancias si moles en el equilibrio de las tres sustancias si pusiéramos únicamente2 moles de PClpusiéramos únicamente2 moles de PCl55(g) en (g) en los 5los 5litros del matraz?litros del matraz?Como Como = 0,276 = 0,276

PClPCl55 = 0,4 mol/L · (1– = 0,4 mol/L · (1– 0,276) = 0,29 mol/L0,276) = 0,29 mol/LPClPCl33 = = 0,40,4 mol/Lmol/L ·· 0,276 = 0,11 mol/L0,276 = 0,11 mol/LClCl22 = 0,4 mol/L · = 0,4 mol/L · 0,276 = 0,11 mol/L 0,276 = 0,11 mol/L

n(PCln(PCl55) = 0,29 mol/L · 5 L =) = 0,29 mol/L · 5 L =n(PCln(PCl33) = 0,11 mol/L · 5 L =) = 0,11 mol/L · 5 L =n(Cln(Cl22) = 0,11 mol/L · 5 L =) = 0,11 mol/L · 5 L =

2828

1,45 moles1,45 moles0,55 moles0,55 moles0,55 moles0,55 moles

Ejercicio E: A 450 ºC y 10 atm de presión el A 450 ºC y 10 atm de presión el NHNH33 (g) está disociado en un 95,7 % según la (g) está disociado en un 95,7 % según la reacción:reacción:2 NH2 NH33 (g) (g) N N22 (g) + 3 H (g) + 3 H22 (g). Calcular K (g). Calcular KCC y K y KPP a a dicha temperatura. dicha temperatura. 2 NH2 NH33 (g) (g) N N22 (g) + 3 H (g) + 3 H22 (g) (g)n inic. (mol)n inic. (mol) n n 0 0 0 0n equil. (mol) n equil. (mol) n(1–n(1–) n) n/2 3n/2 3n/2 /2

0,043 n 0,4785 n 1,4355 n 0,043 n 0,4785 n 1,4355 n

nntotal total = 0,043 n + 0,4785 n + 1,4355 n = 1,957 n= 0,043 n + 0,4785 n + 1,4355 n = 1,957 nLa presión parcial depende de la fracción molar La presión parcial depende de la fracción molar

n(NHn(NH33) ) 0,043 n 0,043 n P(NHP(NH33) = ——— ·p) = ——— ·ptotal total = ——— ·10 atm = 0,22 atm= ——— ·10 atm = 0,22 atm n ntotal total 1,957 n1,957 n

Análogamente:Análogamente:

P(NP(N22) = (0,4785/1,957) ·10 atm = 2,445 atm) = (0,4785/1,957) ·10 atm = 2,445 atmP(HP(H22) = (1,4355 /1,957) ·10 atm = 7,335 atm. ) = (1,4355 /1,957) ·10 atm = 7,335 atm.

2929

Ejercicio E (cont):Ejercicio E (cont): A 450 ºC y 10 atm de A 450 ºC y 10 atm de presión el NHpresión el NH33 (g) está disociado en un 95,7 % (g) está disociado en un 95,7 % según la reacción: 2 NHsegún la reacción: 2 NH33 (g) (g) N N22 (g) + 3 H (g) + 3 H22 (g). Calcular K(g). Calcular KCC y K y KPP a dicha temperatura. a dicha temperatura.

p(NHp(NH33) = 0,22 atm; ) = 0,22 atm; p(Np(N22) = 2,445 atm;) = 2,445 atm;p(Hp(H22) = 7,335 atm.) = 7,335 atm.

PP(H(H22))3 3 PP(N(N22)) (7,335 atm) (7,335 atm)3 3 · 2,445 atm · 2,445 atm

KKpp = ————— = ——————————— = = ————— = ——————————— = PP(NH(NH33))

22 (0,22 atm) (0,22 atm)22

KKP P = = 1,99·101,99·1044

KKPP 1,99·10 1,99·104 4 atmatm22 KKCC= ——— = ————————————— = = ——— = ————————————— = 5,66 5,66 (RT) (RT)22 (0,082 atm·M (0,082 atm·M–1 –1 ·K·K–1–1))22 ·(723 K) ·(723 K)22

3030

También puede resolverse:También puede resolverse:

2 NH2 NH33 (g) (g) N N22 (g) + 3 H (g) + 3 H22 (g) (g)Conc inic. (M)Conc inic. (M) c c 0 0 0 0Conc. Equil. (M)Conc. Equil. (M) c (1– c (1–) ) cc/2 3c/2 3c/2 /2

0,043 c 0,4785 c 1,4355 c 0,043 c 0,4785 c 1,4355 cLa presión total depende del nº de moles total y por La presión total depende del nº de moles total y por tanto de la concentración total:tanto de la concentración total:

cctotal total = 0,043 c + 0,4785 c + 1,4355 c = 1,957 c= 0,043 c + 0,4785 c + 1,4355 c = 1,957 c

Aplicando la ley de los gases: cAplicando la ley de los gases: ctotal total = p / R ·T = p / R ·T cctotal total =10 atm / (0,082 atm·l/mol·K) ·723K = 0,169 M =10 atm / (0,082 atm·l/mol·K) ·723K = 0,169 M c = c c = ctotaltotal// 1,957 = 0,086 M1,957 = 0,086 MNHNH33 = 0,043 ·0,086 M = 3,7 · 10 = 0,043 ·0,086 M = 3,7 · 10–3 –3 MMIgualmente Igualmente NN22 = = 4,1 ·10 4,1 ·10–2 –2 M y M y HH22 = 0,123 M = 0,123 M

HH223 3 · · NN22 (0,123 M) (0,123 M)33 · 4,1 ·10 · 4,1 ·10–2 –2 MMKKcc = ————— = —————————— = = ————— = —————————— = 5,6 5,6 NHNH3322 (3,7 · 10 (3,7 · 10–3 –3 M)M)2 2

KKP P == KKcc·(RT)·(RT)n n = 5,6 ·M= 5,6 ·M2 2 (0,082 atm·M(0,082 atm·M–1–1·K·K–1–1 ·723 K) ·723 K) 2 2 ==

2,0 ·102,0 ·1044 3131

Cociente de reacción (Q)Cociente de reacción (Q)

• En una reacción cualquiera: En una reacción cualquiera: a A + b B a A + b B c C + d D c C + d Dse llama cociente de reacción a:se llama cociente de reacción a:

• Tiene la misma fórmula que la KTiene la misma fórmula que la Kcc pero a pero a diferencia que las concentraciones no diferencia que las concentraciones no tienen porqué ser las del equilibrio.tienen porqué ser las del equilibrio.

3232

[ ] [ ]

[ ] [ ]

c d

a b

C DQ

A B

Cociente de reacción (Q) Cociente de reacción (Q) (cont)(cont)• Si Q = KSi Q = Kcc entonces el sistema está en equilibrio. entonces el sistema está en equilibrio.

• Si Q < KSi Q < Kc c el sistema evolucionará hacia la derecha, el sistema evolucionará hacia la derecha, es decir, aumentarán las concentraciones de los es decir, aumentarán las concentraciones de los productos y disminuirán las de los reactivos hasta productos y disminuirán las de los reactivos hasta que Q se iguale con Kque Q se iguale con Kcc..

• Si Q > KSi Q > Kc c el sistema evolucionará hacia la izquierda, el sistema evolucionará hacia la izquierda, es decir, aumentarán las concentraciones de los es decir, aumentarán las concentraciones de los reactivos y disminuirán las de los productos hasta reactivos y disminuirán las de los productos hasta que Q se iguale con Kque Q se iguale con Kcc

3333

Ver Le Chat

(simulación equilibrio)

Ejemplo:Ejemplo: En un recipiente de 3 litros se En un recipiente de 3 litros se introducen 0,6 moles de HI, 0,3 moles de Hintroducen 0,6 moles de HI, 0,3 moles de H22 y y 0,3 moles de I0,3 moles de I2 2 a 490ºC. Si Ka 490ºC. Si Kcc = 0,022 a 490ºC = 0,022 a 490ºC para para 2 HI(g) 2 HI(g) H H22(g) + I(g) + I22(g) (g) a)a) ¿se encuentra en ¿se encuentra en equilibrio?; equilibrio?; b)b) Caso de no encontrarse, ¿cuantos Caso de no encontrarse, ¿cuantos moles de HI, Hmoles de HI, H22 e I e I22 habrá en el equilibrio? habrá en el equilibrio?

a)a) [H[H22] · [I] · [I22] 0,3/3 · 0,3/3 ] 0,3/3 · 0,3/3 Q = —————— = —————— = 0,25Q = —————— = —————— = 0,25 [HI] [HI]2 2 (0,6/3)(0,6/3)22

Como Q > KComo Q > Kc c el sistemael sistema no se encuentrano se encuentra en en equilibrioequilibrio y la reacción se desplazará hacia y la reacción se desplazará hacia la izquierda.la izquierda.

3434

Ejemplo (cont):Ejemplo (cont): En un recipiente de 3 litros En un recipiente de 3 litros se introducen 0,6 moles de HI, 0,3 moles de Hse introducen 0,6 moles de HI, 0,3 moles de H22 y y 0,3 moles de I0,3 moles de I2 2 a 490ºC. Si Ka 490ºC. Si Kcc = 0,022 a 490ºC = 0,022 a 490ºC para para 2 HI(g) 2 HI(g) H H22(g) + I(g) + I22(g) (g) a)a) ¿se encuentra en ¿se encuentra en equilibrio?; equilibrio?; b)b) Caso de no encontrarse, ¿cuantos Caso de no encontrarse, ¿cuantos moles de HI, Hmoles de HI, H22 e I e I22 habrá en el equilibrio? habrá en el equilibrio?

b)b)Equilibrio: 2 HI(g) Equilibrio: 2 HI(g) I I22(g) + H(g) + H22(g)(g)

Moles inic.: 0,6Moles inic.: 0,6 0,3 0,3 0,3 0,3

Moles equil. 0,6 + 2 x 0,3 – x 0,3 – x Moles equil. 0,6 + 2 x 0,3 – x 0,3 – x 0,6 + 2 x 0,3 – x 0,3 – x 0,6 + 2 x 0,3 – x 0,3 – x conc. eq(mol/l) conc. eq(mol/l) ———— ———— ———————— ———— ———— 3 3 3 3 3 3

3535

Ejemplo (cont):Ejemplo (cont): b)b) Caso de no encontrarse, Caso de no encontrarse, ¿cuantos moles de HI, H¿cuantos moles de HI, H22 e I e I22 habrá en el habrá en el equilibrio?equilibrio?

0,3 – x 0,3 – x 0,3 – x 0,3 – x ——— · ——— ——— · ———

3 3 3 3KKc c = ————————— = 0,022= ————————— = 0,022 0,6 + 2 x 0,6 + 2 x 22 ———— ———— 3 3

Resolviendo se obtiene que: x= 0,163 molesResolviendo se obtiene que: x= 0,163 moles

Equil: 2 HI(g) Equil: 2 HI(g) I I22(g) + H(g) + H22(g)(g)Mol eq: 0,6+2·0,163 0,3–0,163 0,3–0,163Mol eq: 0,6+2·0,163 0,3–0,163 0,3–0,163

n(HI) = 0,93 moln(I2) = 0,14 mol n(H2) = 0,14 mol

3636

Modificaciones del Modificaciones del equilibrioequilibrio

• Si un sistema se encuentra en equilibrio Si un sistema se encuentra en equilibrio (Q = K(Q = Kcc) y se produce una perturbación:) y se produce una perturbación:– Cambio en la concentración de alguno de Cambio en la concentración de alguno de

los reactivos o productos.los reactivos o productos.– Cambio en la presión (o volumen)Cambio en la presión (o volumen)– Cambio en la temperatura.Cambio en la temperatura.

• El sistema deja de estar en equilibrio y El sistema deja de estar en equilibrio y trata de volver a él.trata de volver a él.

3737

Cambio en la concentración de Cambio en la concentración de alguno de los reactivos o alguno de los reactivos o productos.productos. • Si una vez establecido un equilibrio se varía la Si una vez establecido un equilibrio se varía la

concentración algún reactivo o producto el concentración algún reactivo o producto el equilibrio desaparece y se tiende hacia un nuevo equilibrio desaparece y se tiende hacia un nuevo equilibrio.equilibrio.

• Las concentraciones iniciales de este nuevo Las concentraciones iniciales de este nuevo equilibrio son las del equilibrio anterior con las equilibrio son las del equilibrio anterior con las variaciones que se hayan introducido.variaciones que se hayan introducido.

• Lógicamente, la constante del nuevo equilibrio es Lógicamente, la constante del nuevo equilibrio es la mismala misma, por lo que si aumenta [ reactivos], , por lo que si aumenta [ reactivos], QQ y y la manera de volver a igualarse a Kla manera de volver a igualarse a KCC sería que sería que [ reactivos] [ reactivos] (en cantidades estequiométricas) y, (en cantidades estequiométricas) y, en consecuencia, que [productos] en consecuencia, que [productos] ..

3838

Ejemplo:Ejemplo: En el equilibrio anterior: En el equilibrio anterior: PClPCl55(g) (g) PCl PCl33(g) + Cl(g) + Cl22(g) ya sabemos que (g) ya sabemos que partiendo de 2 moles de PClpartiendo de 2 moles de PCl55(g) en un volumen (g) en un volumen de 5 litros, el equilibrio se conseguía con 1,45 de 5 litros, el equilibrio se conseguía con 1,45 moles de PClmoles de PCl55, 0,55 moles de PCl, 0,55 moles de PCl33 y 0,55 moles y 0,55 moles de Clde Cl22 ¿cuántos moles habrá en el nuevo ¿cuántos moles habrá en el nuevo equilibrio si una vez alcanzado el primero equilibrio si una vez alcanzado el primero añadimos 1 mol de Clañadimos 1 mol de Cl2 2 al matraz? (Kal matraz? (Kcc = 0,042) = 0,042)

Equilibrio: PClEquilibrio: PCl55(g) (g) PCl PCl33(g) + Cl(g) + Cl22(g)(g)

Moles inic.: 1,45Moles inic.: 1,45 0,55 0,55 1,55 1,55

Moles equil. 1,45 + x 0,55 – x 1,55– xMoles equil. 1,45 + x 0,55 – x 1,55– x 1,45 + x 0,55 – x 1,55– x 1,45 + x 0,55 – x 1,55– x conc. eq(mol/l) ———— ———— ————conc. eq(mol/l) ———— ———— ———— 5 5 5 5 5 5

3939

0,55 – x 1,55– x 0,55 – x 1,55– x ———— · ——— ———— · ———

5 5 5 5KKc c = ————————— = 0,042= ————————— = 0,042 1,45 + x 1,45 + x ———— ———— 5 5

Resolviendo: x = 0,268Resolviendo: x = 0,268

Equilibrio:Equilibrio: PCl PCl55(g) (g) PCl PCl33(g) + Cl(g) + Cl22(g)(g)

nneqeq (mol) 1,45+0,268 0,55–0,268 1,55–0,268 (mol) 1,45+0,268 0,55–0,268 1,55–0,268

1,7181,718 0,282 0,282 1,282 1,282

conc (mol/l) 0,3436 0,0564 conc (mol/l) 0,3436 0,0564 0,2564 0,2564

El equilibrio se ha desplazado a la izquierda. El equilibrio se ha desplazado a la izquierda.

Se puede comprobar como:Se puede comprobar como:0,0564 M · 0,2564 M0,0564 M · 0,2564 M ————————— = 0,042 ————————— = 0,042 0,3436 M 0,3436 M 4040

Cambio en la presión (o Cambio en la presión (o volumen)volumen)• En cualquier equilibrio en el que haya un En cualquier equilibrio en el que haya un

cambio en el número de moles entre reactivos cambio en el número de moles entre reactivos y productos como por ejemplo : A y productos como por ejemplo : A B+ C B+ C (en el caso de una disociación es un aumento (en el caso de una disociación es un aumento del número de moles) ya se vio que Kdel número de moles) ya se vio que Kc c c c ··2 2

• Al aumentar “p” (o disminuir el volumen) Al aumentar “p” (o disminuir el volumen) aumenta la concentración y eso lleva consigo aumenta la concentración y eso lleva consigo una menor “una menor “”, es decir, el equilibrio se ”, es decir, el equilibrio se desplaza hacia la izquierda que es donde desplaza hacia la izquierda que es donde menos moles hay.menos moles hay.

4141

Cambio en la presiónCambio en la presión (o volumen) (o volumen) (continuación)(continuación)

• Este desplazamiento del equilibrio hacia donde Este desplazamiento del equilibrio hacia donde menos moles haya al aumentar la presión es menos moles haya al aumentar la presión es válido y generalizable para cualquier válido y generalizable para cualquier equilibrio equilibrio en el que intervengan gases en el que intervengan gases ..

• Lógicamente, si la presión disminuye, el efecto Lógicamente, si la presión disminuye, el efecto es el contrario.es el contrario.

• Si el número de moles total de reactivos es igual Si el número de moles total de reactivos es igual al de productos (a+b =c+d) se pueden eliminar al de productos (a+b =c+d) se pueden eliminar todos los volúmenes en la expresión de Ktodos los volúmenes en la expresión de Kcc,, con lo con lo que éste no afecta al equilibrio (y por tanto, que éste no afecta al equilibrio (y por tanto, tampoco la presión). tampoco la presión).

4242

Ejemplo:Ejemplo: Una mezcla gaseosa constituida inicial- Una mezcla gaseosa constituida inicial-mente por 3,5 moles de hidrógeno y 2,5 de yodo, mente por 3,5 moles de hidrógeno y 2,5 de yodo, se calienta a 400ºC con lo que al alcanzar el se calienta a 400ºC con lo que al alcanzar el equilibrio se obtienen 4.5 moles de HI, siendo el equilibrio se obtienen 4.5 moles de HI, siendo el volumen del recipiente de reacción de 10 litros. volumen del recipiente de reacción de 10 litros. Calcule: Calcule: a)a) El valor de las constantes de equilibrio El valor de las constantes de equilibrio KKcc y K y Kpp;; b)b) La concentración de los compuestos si La concentración de los compuestos si el volumen se reduce a la mitad manteniendo el volumen se reduce a la mitad manteniendo constante la temperatura a 400ºC.constante la temperatura a 400ºC.a)a) Equilibrio:Equilibrio: HH22 (g) + I (g) + I22 (g) (g) 2 HI (g)2 HI (g)Moles inic.: 3,5Moles inic.: 3,5 2,52,5 0 0Moles reac: 2,25 Moles reac: 2,25 2,25 2,25 (4,5) (4,5)Moles equil. 1,25 Moles equil. 1,25 0,25 4,50,25 4,5conc. eq(mol/l) 0,125 conc. eq(mol/l) 0,125 0,0250,025 0,45 0,45

HIHI22 0,45 0,4522 M M2 2

KKcc = ———— = ————————— = = ———— = ————————— = 64,864,8 HH22 · · II22 0,125 M · 0,025 M 0,125 M · 0,025 M

KKP P == KKcc · (RT) · (RT)00 = = 64,864,8

4343

EjemploEjemplo (cont) (cont):: b)b) La concentración de los La concentración de los compuestos si el volumen se reduce a la mitad compuestos si el volumen se reduce a la mitad manteniendo constante la temperatura a 400ºC.manteniendo constante la temperatura a 400ºC.b)b) En este caso el volumen no influye en el equilibrio, En este caso el volumen no influye en el equilibrio,

pues al haber el mismo nº de moles de reactivos y pues al haber el mismo nº de moles de reactivos y productos, se eliminan todas las “V” en la expresión productos, se eliminan todas las “V” en la expresión de Kde KCC..

Por tanto, las concentraciones de reactivos y productos, Por tanto, las concentraciones de reactivos y productos, simplemente se duplican:simplemente se duplican:

HH22 = 1,25 mol/5 L = 0,250 M = 1,25 mol/5 L = 0,250 MII22 = 0,25 mol/5 L = 0,050 M = 0,25 mol/5 L = 0,050 M HIHI =4,5 mol/ 5 L = 0,90 M =4,5 mol/ 5 L = 0,90 M

Se puede comprobar que:Se puede comprobar que: HIHI22 (0,90 M) (0,90 M)2 2

KKcc = ———— = ———————— = = ———— = ———————— = 64,864,8 HH22 · · II22 0,250 M · 0,050 M 0,250 M · 0,050 M

4444

Cambio en la Cambio en la temperatura.temperatura.• Se observa que, al aumentar T el sistema se Se observa que, al aumentar T el sistema se

desplaza hacia donde se consuma calor, es desplaza hacia donde se consuma calor, es decir, hacia la izquierda en las reacciones decir, hacia la izquierda en las reacciones exotérmicas y hacia la derecha en las exotérmicas y hacia la derecha en las endotérmicas.endotérmicas.

• Si disminuye T el sistema se desplaza hacia Si disminuye T el sistema se desplaza hacia donde se desprenda calor (derecha en las donde se desprenda calor (derecha en las exotérmicas e izquierda en las endotérmicas).exotérmicas e izquierda en las endotérmicas).

4545

Ejemplo:Ejemplo: ¿Hacia dónde se desplazará ¿Hacia dónde se desplazará el equilibrio al:el equilibrio al:a)a)disminuir la presión? disminuir la presión? b)b) aumentar la temperatura? aumentar la temperatura?HH22O O (g)(g) + C + C (s)(s) CO CO (g)(g) + H + H22 (g)(g) ( (H > 0)H > 0)

Hay que tener en cuenta que las concentraciones de los Hay que tener en cuenta que las concentraciones de los sólidos ya están incluidas en la Ksólidos ya están incluidas en la Kcc por ser constantes. por ser constantes.

COCO · · HH22 KKcc = —————— = —————— HH22OO

a)a) Al p Al p el equilibrio el equilibrio (donde más moles de gases hay: (donde más moles de gases hay: 1 de CO + 1 de H1 de CO + 1 de H22 frente a 1 sólo de H frente a 1 sólo de H22O) O)

b)b) Al T Al T el equilibrio también se desplaza hacia el equilibrio también se desplaza hacia donde donde se consume calor por ser la reacción endotérmica.se consume calor por ser la reacción endotérmica.

4646

Principio de Le ChatelierPrincipio de Le Chatelier

• ““Un cambio o perturbación en Un cambio o perturbación en cualquiera de las variables que cualquiera de las variables que determinan el estado de equilibrio determinan el estado de equilibrio químico produce un desplazamiento químico produce un desplazamiento del equilibrio en el sentido de del equilibrio en el sentido de contrarrestar o minimizar el efecto contrarrestar o minimizar el efecto causado por la perturbación”.causado por la perturbación”.

4747

Variaciones en el Variaciones en el equilibrioequilibrio [reactivos] > 0 [reactivos] > 0 [reactivos] < 0 [reactivos] < 0 [productos] > 0 [productos] > 0 [productos] < 0 [productos] < 0 T > 0 (exotérmicas) T > 0 (exotérmicas) T > 0 (endotérmicas) T > 0 (endotérmicas) T < 0 (exotérmicas) T < 0 (exotérmicas) T < 0 (endotérmicas) T < 0 (endotérmicas) p > 0 Hacia donde menos nº moles de p > 0 Hacia donde menos nº moles de

gasesgases p < 0 Hacia donde más nº moles de p < 0 Hacia donde más nº moles de gasesgases

4848

Importancia en procesos Importancia en procesos industriales.industriales.

• Es muy importante en la industria el saber qué Es muy importante en la industria el saber qué condiciones favorecen el desplaza-miento de un condiciones favorecen el desplaza-miento de un equilibrio hacia la formación de un producto, pues equilibrio hacia la formación de un producto, pues se conseguirá un mayor rendimiento, en dicho se conseguirá un mayor rendimiento, en dicho proceso.proceso.

• En la síntesis de Haber en la formación de En la síntesis de Haber en la formación de amoniaco [Namoniaco [N22(g)(g) + 3 H + 3 H22(g)(g) 2 NH 2 NH33(g)(g)], exotérmica, ], exotérmica, la formación de amoniaco está favorecida por altas la formación de amoniaco está favorecida por altas presiones y por una baja temperatura. Por ello esta presiones y por una baja temperatura. Por ello esta reacción se lleva a cabo a altísima presión y a una reacción se lleva a cabo a altísima presión y a una temperatura relativamente baja, aunque no puede temperatura relativamente baja, aunque no puede ser muy baja para que la reacción no sea muy ser muy baja para que la reacción no sea muy lenta. Hay que mantener un equilibrio entre lenta. Hay que mantener un equilibrio entre rendimiento y tiempo rendimiento y tiempo de reacción.de reacción.

4949

Equilibrios heterogéneosEquilibrios heterogéneos• Se habla de reacción homogénea cuando Se habla de reacción homogénea cuando

tanto reactivos como productos se tanto reactivos como productos se encuentran en el mismo estado físico. En encuentran en el mismo estado físico. En cambio, si entre las sustancias que cambio, si entre las sustancias que intervienen en la reacción se distinguen intervienen en la reacción se distinguen varias fases o estados físicos, hablaremos varias fases o estados físicos, hablaremos de reacciones heterogéneas.de reacciones heterogéneas.

• Por ejemplo, la reacción:Por ejemplo, la reacción:•

CaCOCaCO3 3 (s)(s) CaO CaO (s)(s) + CO + CO2 2 (g)(g) se trata de un se trata de un equilibrio heterogéneo.equilibrio heterogéneo.

• Aplicando la ley de acción de masas se Aplicando la ley de acción de masas se cumplirá que:cumplirá que:

5050

2

3

[ ] [ ](constante)

[ ]

CaO COK

CaCO

Equilibrios heterogéneos Equilibrios heterogéneos (cont).(cont).

• Sin embargo, las concentraciones (Sin embargo, las concentraciones (n/Vn/V) de ambas ) de ambas sustancias sólidas (CaCOsustancias sólidas (CaCO33 y CaO) son constantes, al y CaO) son constantes, al igual que las densidades de sustancias puras (igual que las densidades de sustancias puras (m/Vm/V) ) son también constantes.son también constantes.

• Por ello, agrupando las constantes en una sola a la Por ello, agrupando las constantes en una sola a la que llamaremos que llamaremos KKCC se tiene: se tiene: KKCC = [CO = [CO22]]

• Análogamente: Análogamente: KKPP = = pp(CO(CO22))• ¡ATENCIÓN!: En la expresión de ¡ATENCIÓN!: En la expresión de KKCC de la ley de de la ley de

acción de masas sólo aparecen las concentraciones acción de masas sólo aparecen las concentraciones de gases y sustancias en disolución, mientras que de gases y sustancias en disolución, mientras que en la expresión de en la expresión de KKPP únicamente aparecen las únicamente aparecen las presiones parciales de las sustancias gaseosas.presiones parciales de las sustancias gaseosas.

5151

Ejemplo:Ejemplo: En constante KEn constante KPP para el equilibrio para el equilibrio NHNH44COCO22NHNH22(s) (s) 2 2NHun recipiente se introduce NHun recipiente se introduce cierta cantidad de carbamato amónico, cierta cantidad de carbamato amónico, NHNH44COCO22NHNH22 sólido que se disocia en amoniaco y sólido que se disocia en amoniaco y dióxido de carbono cuando se evapora a 25ºC. dióxido de carbono cuando se evapora a 25ºC. Sabiendo que la Sabiendo que la 33(g) + CO(g) + CO22(g) y a esa temperatura (g) y a esa temperatura vale 2,3·10vale 2,3·10-4-4. Calcular K. Calcular KCC y las presiones parciales y las presiones parciales en el equilibrio. en el equilibrio.

• Equilibrio:Equilibrio: NH NH44COCO22NHNH22(s)(s)      2 NH2 NH33(g)(g)  +  CO  +  CO22(g)(g) n(mol) equiln(mol) equil. . n – n – xx 2 2xx x x

• Luego Luego pp(NH(NH33) = 2 ) = 2 pp(CO(CO22) ya que la presión parcial es ) ya que la presión parcial es directamente proporcional al nº de moles.directamente proporcional al nº de moles.

• KKPP =  2,3x10 =  2,3x10-4-4 =  =  pp(NH(NH33))22 x  x pp(CO(CO22) = 4) = 4pp(CO(CO22))33

• Despejando se obtiene queDespejando se obtiene que: : pp(CO(CO22) = 0,039 ) = 0,039 atmatm : : pp(NH(NH33) = 0,078 ) = 0,078 atmatm..

5252

4

3

2,3 10

( ) (0,082 298)P

C n

KK

RT

-81,57 ×10

Oxidación o reducción de Oxidación o reducción de iones.iones.• Si alguno de los iones que intervienen en un Si alguno de los iones que intervienen en un

equilibrio de solubilidad se oxida o se reduce equilibrio de solubilidad se oxida o se reduce como consecuencia de añadir un oxidante o como consecuencia de añadir un oxidante o reductor, la concentración de este ion disminuirá.reductor, la concentración de este ion disminuirá.

• En consecuencia, el equilibrio del electrolito En consecuencia, el equilibrio del electrolito insoluble se desplazará hacia al derecha, insoluble se desplazará hacia al derecha, disolviéndose en mayor cantidad.disolviéndose en mayor cantidad.

• Ejemplo:Ejemplo: El CuS se disuelve fácilmente en ácido El CuS se disuelve fácilmente en ácido nítrico, ya que éste es oxidante y oxida el Snítrico, ya que éste es oxidante y oxida el S22 a Sa S00..

3 CuS + 2 NO3 CuS + 2 NO33 + 8 H+ 8 H++ 3 S 3 S00 + 3 Cu + 3 Cu2+2+ + 2 NO + 4 H + 2 NO + 4 H22OO

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