FACULTAD DE INGENIERA QUIMICA Y TEXTIL

FACULTAD DE INGENIERA QUIMICA Y TEXTIL Laboratorio N3 de Fisicoqumica I

EQUILIBRIO QUMICO HOMOGENEO EN LA FASE LIQUIDA1. ObjetivosRealizar el estudio del estado de equilibrio y determinar la constante de equilibrio para una reaccin qumica en fase liquida.2. Fundamento TeoricoPocas reacciones qumicas proceden en una sola direccin. La mayora son reversibles al menos en cierto grado. Al inicio del proceso reversible, la reaccin procede hacia la formacin de productos. Tan pronto como se forman algunas molculas de producto, el proceso inverso se comienza a establecer y las molculas de reactivo se forman a partir de las molculas de producto. El equilibrio qumico se alcanza cuando las velocidades de las reacciones directa e inversa se igualan y las concentraciones netas delos reactivos y productos permanecen constantes. En el equilibrio qumico participan distintas sustancias como reactivos y productos. El equilibrio entre dos fases de la misma sustancia se denomina equilibrio fsico.

RELACIN ENTRE CINTICA QUMICA Y EQUILIBRIO QUMICOEl valor de la constante de equilibrio k, es constante a una temperatura dada y no importan las variaciones de cada una de las concentraciones de equilibrio. Este hecho se puede entender si se considera la cintica de las reacciones qumicas y al mismo tiempo sise analizan los procesos de equilibrio. Suponga que la siguiente reaccin reversible se lleva a cabo por un mecanismo que consta de un solo paso elemental tanto en la direccin directa como en la inversa

FACTORES QUE INFLUYEN EN LA VELOCIDAD DE REACIONCuando se estudia una reaccin se puede establecer que su velocidad depende principalmente de cuatro factores: naturaleza y concentracin de los reaccionantes, temperatura y presencia o ausencia de catalizadores. Naturaleza de los reaccionantesDesde el punto de vista fsico influye el tamao de la partcula. En reacciones heterogneas (ms de uno fase), mientras mayor sea la superficie de contacto, mayor ser lo velocidad de la reaccin.Desde el punto de vista qumico, o naturaleza de los reaccionantes est ntimamente ligada con el ordenamiento de los tomos en las sustancias que reaccionan (forma molecular) y con la fuerza y numero de enlaces. Estos factores influyen en la energa de activacin y por tanto en la velocidad de reaccin.Las reacciones entre iones simples son tan rpidas que no se pueden medir por mtodos corrientes. Llegan al equilibrio casi instantneamente, como sucede en la valoracin de un cido con uno base:H+ + Cl- + Na+ + OH- H2O + Na+ + Cl-No ocurre lo mismo con las reacciones que involucran molculas con enlaces covalentes, por ejemplo:MnO4 + 5C2O4= + H2O + 8H+ Mn+2 + 10CO2 + 4H2OEstas son lentas pues se deben romper enlaces: sin embargo, en ambos casos hay excepciones. Concentracin.Se comprueba experimentalmente que la velocidad de una reaccin qumica homognea depende de las concentraciones de los reactivo Se llama reaccin homognea la que se produce en una sola fase y se llama heterognea aquella que precisa dos por lo menos.Reacciones heterognea: en este tipo de reacciones se ha visto que la velocidad de reaccin es proporcional al rea de la superficie de contacto entre las fases.Reacciones homogneas: en estas reacciones la velocidad depende de la concentracin (masa por unidad de volumen) de los reactivos disueltos. La disolucin puede ser liquida o gaseosa En el primer caso es factible alterar la concentracin de un reactivo aadiendo ms cantidad o separando una porcin, o bien cambiando el volumen del sistema por adicin o sustraccin de disolvente.Es regla general que la velocidad de una reaccin aumenta cuando se aumenta la concentracin de los reaccionantes. Esta observacin puede interpretarse en funcin de la teora de las colisiones: mientras mayor sea el nmero de las molculas reaccionantes, mayor ser la frecuencia de las colisiones totales y, por tanto, de sus colisiones electivas y mayor cantidad de reaccionantes se transforman en productos en menor tiempo.Para el caso de gases ideales: en la expresin P= nRT/V, n/V representa el nmero de moles por unidad de volumen, o sea concentracin.

Temperatura

Con muy pocas excepciones, la velocidad de una reaccin qumica, a condiciones determinadas de concentracin, aumenta al aumentar la temperatura. Este incremento se debe a que a altas temperaturas se aumenta La proporcin de molculas con energa suficiente para reaccionar.

Catlisis.

Un catalizador es una sustancia que aumenta la velocidad de una reaccin qumica sin consumirse en la reaccin. Un catalizador puede recuperarse sin haber sufrido cambio alguno al final de la reaccin. El catalizador se escribe sobre la flecha en la ecuacin qumica, puesto que un catalizador no afecta la estequiometria general de la reaccin. La sola presencia de un catalizador no causa el efecto sobre a velocidad de la reaccin. Una reaccin catalizada se realiza por un Camino o mecanismo diferente del que sigue la reaccin que no est catalizada.Un catalizador trabaja al brindar un nuevo camino por el cual pueda efectuarse la reaccin. El camino catalizado tiene una energa total de activacin menor que el no catalizado, lo cual explica la mayor rapidez de la velocidad de reaccin.

La constante de equilibrioLa magnitud de la constante de equilibrio indica si una reaccin en equilibrio es favorable a los productos o a los reactivos. Si K es mucho mayor que 1 (es decir, K >> 1), el equilibrio se desplazar hacia la derecha y favorecer a los productos.Por el contrario, si la constante de equilibrio es mucho menor que 1 (es decir, K Eactivacin) para realizar el choque eficaz, adems la frecuencia de colisiones se incrementar, son estas las razones que explican la variacin directa entre la temperatura y la constante de equilibrio. Ahora bien mediante la entalpa estndar:

El cual si: H>0, T K2>K1 H