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1
Copyright 2011 Pearson Education, Inc.Tro: Chemistry: A Molecular Approach 1
Equilibrio
Adaptado por:
Ileana Nieves
Con
cen
trac
ión
Tiempo, segundos
Concentración contra tiempo
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Cinética vs Equilibrio
Tro: Chemistry: A Molecular Approach 2
[C]
t
[P]
[R]
[C]
t
[P]
[R]
[C]
t
[P]
[R]
Reacción irreversible (rd)
Reacción reversible (rd = rr) Reacción reversible (rd = rr)
R → P
R → PP → R
R → PP → R
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2
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Convención de Flechas• Flecha sencillaReacción irreversible (rd):Los reactivos (R) se convierten en
productos (P) y termina la reacción.
• Flecha dobleReacción reversible (rd = rr):Los reactivos (R) pasan a productos
(P) y éstos a su vez pasan a reactivos (Req) en equilibrio
3Tro: Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
kd
kd
kr
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Con
cen
trac
ión
Tiempo, segundos
Concentración contra tiempo
0Rojo Azul
Rojo Azul
C C
t tr r
Equilibrio no implica que las concentraciones sean iguales
Después de establecer equilibrio, rroja Azul = rroja Azul
Rojo Rojo Azul Azuleq eq
Rojo eqeq
Azul eq
r k R k A r
AkK
k R
Rojo ºAzul
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rd = rr
Rx avanza − [H2] e [I2] dismimuye; [HI] aumenta.[R] dismimuye − rd disminuye[P] aumenta − rr aumenta.
H2(g) + I2(g) º 2 HI(g)
[HI]eq > [H2]eq o [I2]eq, − equilibrio favorece los productos.
Equilibrio: [R] y [P] = 0
5Tro: Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
Equilibrio establecido
Equilibrio dinámico
tiempo
Con
cnet
raci
ón
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[R]eq [P]eq
• rd = rr
• [R]eq [P]eq
• [R]eq <<< [P]eq en equlibrio se favorecen
los productos
• [R]eq < [P]eq en equlibrio se favorecen
los reactivos
6Tro: Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
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Constante de Equilibrio - Relación entre [R]eq y [P] eq
• Ley de Acción de Masa es la relación entre la ecuación química y concentración de los
reactivos y productos
• Para la ecuación general: aA + bB º cC + dD,
La Ley de Acción de Masa da la relación a continuación:
Las letras minúsculas = coeficientes estequiométricos de la ecuación balanceada.Los productos siempre están en el numeradorK es la constante de equilibrio
o No tiene unidades.
7Tro: Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
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Ejemplos para escribir la expresión de la constante de equilibrio, K
• Para la reacción:
aA(ac) + bB(ac) º cC(ac) + dD(ac)
• Para la reacción:
2 N2O5(g) º 4 NO2(g) + O2(g)
8Tro: Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
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Constante de Equilibrio de alta magnitud
9Tro: Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
Número grande
• Keq >> 1, [P] > [R]Se favorecen los productos
Ejemplo:
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Constante de Equilibrio de baja magnitud
NúmeroPequeño
• Keq << 1, [P] < [R]Se favorecen los reactivos
Ejemplo:
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Práctica – Escriba la expresión para la constante de equilibrio, K, y prediga la posición de equilibrio para:
2 SO2(g) + O2(g) º 2 SO3(g) K = 8 x 1025
N2(g) + 2 O2(g) º 2 NO2(g) K = 3 x 10−17
favorece productos
favorece reactivos
11Tro: Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
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Relaciones entre Ky las ecuaciones químicas
• La constante se invierte cuando los productos se convierten en reactivos
Para: aA + bB º cC + dD Para: cC + dD º aA + bB
12Tro: Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
directa reversa
reversadirecta
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• Si los coeficientes de una ecuación se multiplicanpor un factor, la K se eleva por ese factor
Para: aA + bB º cC Para: 2aA + 2bB º 2cC
13Tro: Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
Relaciones entre Ky las ecuaciones químicas
nueva
nueva
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Relaciones entre Ky las ecuaciones químicas
• Si suma ecuaciones las K’s se multiplican:Para: (1) aAº bB
(2) bB º cCPara: aAº cC
14Tro: Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
aAº cC nueva=
nueva
K1 x K2
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Resumen
Tro: Chemistry: A Molecular Approach 15
reversadirecta
nueva
nueva
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Kreversa = 1/Kdirecta Knueva = Koriginaln
Ejemplo 14.2: Calcule la constante de equilibrio a 25°C para: NH3(g) ⇋ 0.5 N2(g) + 1.5 H2(g) o lo que es lo mismo: NH3(g) ⇋ ½ N2(g) + 3 ⁄ 2 H2(g)
dado lo siguiente: N2(g) + 3 H2(g) º 2 NH3(g), K = 3.7 x 108 at 25 °C
16
Dado:
N2(g) + 3 H2(g) º 2 NH3(g) K1 = 3.7 x 108
2 NH3(g) º N2(g) + 3 H2(g)
NH3(g) º 0.5 N2(g) + 1.5 H2(g)
Tro: Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
Solución:
2
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9
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5 1
6 3
#1: 2 1.0 10 4.0 10
# 2 : 2 2.0 10 4.0 10
#3: 3 ?
ac ac eq eq
ac ac eq eq
ac ac
Rx A B A x M B x M
Rx B Z Z x M B x M
Rx Z A K
Establecer expresiones de K de reacciones conocidas
212
5
6
2 23
4.0 10 41 1.0 10
12.0 102
4.0 10
#1: 2 1.6 10
#2 : 2 5.0 10
#3: 3 ?
xB
ac ac A x
Z xac ac B x
ac ac
Rx A B K x
Rx B Z K x
Rx Z A K
Práctica – Cuando A(ac)⇋2 B(ac) alcanza equilibrio [A1]eq = 1.0 x 10−5 M y [B1] eq = 4.0 x 10−1 M. Cuando la reación 2 B(ac) ⇋Z(ac) alcanza equilibrio [B2] eq = 4.0 x 10−3 M y [Z2] eq = 2.0 x 10−6 M.
Calcule la K para cada reacción y para la reacción 3 Z(ac) ⇋ 3 A(ac)
DADO:
3
3
A
Z 3 acA
3 acA
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#1 #3: 2 acRx inversa Rx B
41
51 13 1.6 10
6.25 10
#2 #4 : 2
Kac x
ac ac
A K x
Rx inversa Rx Z B
12
1 14 5.0 10
43 4
33 3 3 43 4
12?
2
: 1.25 10
: 3 3 1.25 10
2.0 10
K x
netaac ac
netaac ac
K
Rx neta Z A K K K x
Rx neta Z A K K K x
K x
Combinar Rx#1 y #2 para obtener la #3
Práctica – Cuando A(ac)⇋2 B(ac) alcanza equilibrio [A] = 1.0 x 10−5 M y [B] = 4.0 x 10−1 M. Cuando la reación 2 B(ac) ⇋Z(ac) alcanza equilibrio [B] = 4.0 x 10−3 M y [Z] = 2.0 x 10−6 M.
Calcule la K para cada reacción y para la reacción 3 Z(ac) ⇋ 3 A(ac)
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Constantes de Equilibrio para Gases
o
19Tro: Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
i ii i i
aA g bB g cC g dD g
P nPV n RT C
RT V
• La concentración de un gas [Ci] es proporcionala su presión parcial Pi.
• Para una reacción:
• La expresión de K es:
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Kc y Kp
• Pi (en atm) para calcular Kp, • Kp ≠ KcTienen unidades distintas
• La relación entre ellas es:
20Tro: Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
b b b b
BP Ca a a a
A
b a n
P C C
P B R T R TK K x
P A R T R T
K K x R T K x R T
KP = KC cuando n = 0
ii i i
b b
BP Ca a
A
PC C R T P
R TaA g bB g
P BK K
P A
n
C PK K x RT
g g g g
c dc d
C DC Pa b a b
A B
aA bB cC dD
P PC DK K
A B P P
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Ejemplo 14.3: Calcule Kc para 2 NO(g) + O2(g) ⇋ 2 NO2(g), siKp = 2.2 x 1012 a 25 °C
21
K no tiene unidades. Como hay mas moles de reactivos que productos, Kc debe ser más grande que Kp, como se observa.
Solución:
2 NO(g) + O2(g) º 2 NO2(g)
n = 2 3 = −1
Tro: Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
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Práctica – Calcule Kp o Kc para cada una de las siguientes a 27 °C
2 SO2(g) + O2(g) º 2 SO3(g) Kc = 8 x 1025
N2(g) + 2 O2(g) º 2 NO2(g) Kp = 3 x 10−17
22Tro: Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
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Equilibrio Heterogéneo• Concentración de Sólidos y líquidos puros no cambiaNo se incluyen en la expresión de equilibrio.La expresión de K para la reacción:
aA(s) + bB(ac) º cC(l) + dD(ac)
23Tro: Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
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Ejemplo de Equilibrio HeterogéneoLa cantidad de C(s) esdiferente, pero CO(g) y CO2(g) se mantienenigual. Por lo tanto la cantidad de C(s) no tieneefecto en la posición de equilibrio.
24Tro: Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
La mismacantidad de [CO2] y [CO]
La mismaTemperatura
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HNO2(ac) + H2O(l) º H3O+(ac) + NO2
−(ac) K = 4.6 x 10−4
`
Ca(NO3)2(ac) + H2SO4(ac)º CaSO4(s) + 2 HNO3(ac) K = 1 x 104
Práctica – Escriba la expresión de la constante de equilibrio, K, y prediga la posición de equilibrio para las siguientes
25Tro: Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
Favorece Reactivos
Favorece Productos
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[C]0 y [C]equilibrio para H2(g) + I2(g)º2HI(g) t= 445 °C
[C]0 [C]equilibrio K
[H2]0 [I2]0 [HI]0 [H2]eq [I2]eq [HI]eq
0.50 0.50 0.0 0.11 0.11 0.78
0.0 0.0 0.50 0.055 0.055 0.39
0.50 0.50 0.50 0.165 0.165 1.17
1.0 0.5 0.0 0.53 0.033 0.934
26Tro: Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
A T constante la razón de [C]equilibrio será constante
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Cálculo de Concentraciones de Equilibrio
• Usando estequiometría
[R]0 de todos los reactivos
[C]eq de una de las especies
[C]
27Tro: Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
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• Para:
+ 4x- x- 2x
28Tro: Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
Ejemplo de cálculo de [C’s]equilibrio (dado [C]eq = 0.50 M):
2 4ac ac acA B C
0 0 00 1.0 1.0 0t A M B M C M
00 02 4
eq eq eqt eq A A x B B x C C x
0.50 0.50 0.504 4 4
1.0 2 1.0 0.50 4
1.0 2 0.75 1.0 0.88
eq eq eq
eq eq
t eq A x B x C x
x A B
0
Molaridad inicial
Cambio en concentración
Molaridad en equilibrio
2A x B x 4C x t t
2
1
0.75 0.88
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0.50 0.50 0.504 4 4
1.0 2 1.0 0.50 4
1.0 2 0.75 1.0 0.88
eq eq eq
eq eq
t eq A x B x C x
x A B
+0.50-¼(0.50) -½(0.50)
0.75 0.88
29Tro: Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
Ejemplo de cálculo de [C’s]equilibrio (dado [C]eq = 0.50 M):
0.50 14 22 2 0.50A x 1
4 0.50B x 4 0.50C x
Cambio en concentración
Molaridad en equilibrio
Molaridad inicial
2 4ac ac acA B C
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Ejemplo 14.6: Calcule Kc para: 2 CH4(g) ⇋C2H2(g) + 3 H2(g) a 1700 °C dado [CH4]0 = 0.115 M y [C2H2] eq = 0.035 M
30Tro: Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
4 2 2 2
4 4 2 2 2 2 2 20 0 0
2 3
2 3eq eq eq
CH g C H g H g
CH CH x C H C H x H H x
4 2 2 2
4 2 2 2
4 2 2 2
0.115 2 0.035 3
0.115 2 0.035 0.035 3 0.035
0.045 0.035 0.105
eq eq eq
eq eq eq
eq eq eq
CH x C H x H x
CH C H H
CH M C H H
0 M0 M
Molaridad inicial
Cambio en concentración
Molaridad en equilibrio
[CH4]
0.115
[C2H2] [H2]
0.00 0.00
0.035
− 2x + x + 3x
0.045 0.105
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Práctica–Experimento #1: Para la reacción:2 NO2(g)⇋N2O4(g) a 100 °C.[NO2(g)]0 = 0.020M; [NO2(g) ]eq=0.0172M.Determine Kp y Kc
31Tro: Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
2 4 0
0.020 0.0172 0.020 01722 42 2
2
0.0172 0.02 2 0
0.0014 0.0014
0.0172
eq
eq
eq
x N O x
x N O
NO
2 2 42NO g N O g
2 2 2 4 2 40 02
eq eqNO NO x N O N O x
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Experimento #2: a 100 °C: [N2O4(g)]0= 0.020M; [N2O4(g)]eq = 0.0045M, por lo tanto la reacción inversa: N2O4(g) ⇋ 2 NO2(g) Determine Kp y Kc. Compare con el primer experimento.
32Tro: Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
20
2
0.0045 0.02 0 2
0.02 0.0045 0.0155
2 2 0.0155 0.0310
eq eq
eq
x NO x
x x
NO x
2
2 22
2 4
0.03100.214
0.0045eq
C
eq
NOK
N O
2 4 2 4 2 20 02
eq eqN O N O x NO NO x
1 2
1 1
1
2
1 2
0.00454.7
0.0310C C
P C
K K
K K RT
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Ejemplo 14.8: Si [COF2]eq = 0.255 M y [CF4]eq = 0.118 M, y Kc = 2.00 a 1000 °C, determine [CO2]eq para la reacción:
2 COF2 º CO2 + CF4.
33
Solución:
2 COF2º CO2 + CF4 [COF2]eq = 0.255 M, [CF4]eq = 0.118 M
[CO2]eq = ?
Le dan la reacción, Kc y [X]eq de todos los reactivos excepto uno
Tro: Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
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Práctica – Una muestra de PCl5(g) se coloca en un envase de 0.500 L y secalienta a 160 °C. El PCl5 se descompone a PCl3(g) y Cl2(g). En equilibrio seforman, 0.203 moles de PCl3 y Cl2. Determine la [PCl5]eq si Kc = 0.0635
PCl5 º PCl3 + Cl2
34
0.203 mol
0.500 L
0.203 mol
0.500 L
Tro: Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
ConcentraciónEquilibrio, M
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Coeficiente de Reacción, Q
• Q determina la dirección de la reacción en presenciade P’s y R’s comparando el valor de Q con el de K
Para la fase gaseosa el coeficiente de reacción es:
35Tro: Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
aA + bB º cC + dD
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Coeficiente de Reacción, Q
• Q determina la dirección de la reacción en presenciade P’s y R’s comparando el valor de Q con el de K
Para la fase gaseosa el coeficiente de reacción es:
36Tro: Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
aA + bB º cC + dD
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Q, K, y la dirección de la reacción
37Tro: Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
→∞
Reacción va hacia Reactivos
Reacción va hacia ProductosReacción está en equilibrio
Productos
Concentración (M)Reactivos
[P] =
Q = ∞
= [R] Q = 0
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Práctica – Para CH4(g) + 2 H2S(g) ⇋ CS2(g) + 4 H2(g) Kc = 3.59 a 900 °C. Para cada una de las concentraciones determine si la reacción está en equilibrio. Si no está en equilibrio, ¿en qué direcciónalcanzará equilibrio?
38Tro: Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
Directa, hacia los productos
Reversa, hacia los reactivos
Equilibrio
Si Q = K, equilibrio; Si Q < K, directa; Si Q > K, reversa
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Determinar las [C]eq’s dado K, [C]0 o P0Paso 1:decidir la dirección de la reacción comparar Q con K
Paso 2:definir el cambio en términos de x use los coeficientes de la ecuación química para la x El x es (+) para aparición El x es () para desaparición
Paso 3:resuelva para x Para ecuaciones de 2do orden, (elevadas a la 2) saque la raiz
cuadrada a ambos lados o utilice la cuadrática Se puede simplificar para K bien grandes o bien pequeñas
39Tro: Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
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Ejemplo 14.11: Para I2(g) + Cl2(g) ⇋ 2 ICl(g) a 25°C, Kp = 81.9. Si las P0 son todas 0.100 atm, determine [C]eq
40
Qp(1) < Kp(81.9), la reacción procede hacia productos
Tro: Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
2 2
2 2 2 20 0 0
2 2 2 2
2 2
0 0 0
2
0 0 0
2 81.9
0 0.1 0.1 0.1
2
eq eq eq
P
I Cl ICl
t eq I I x Cl Cl x ICl ICl x
eq eq eqI I Cl Cl ICl ICl
I g Cl g ICl g K
t P atm P atm P atm
P P x P P x P P x
2 2 2 2
2 2 20
0 02 2
2 2
2
281.9
0.1 2 0.1 281.9
0.1 1.0 0.1
eqICl ICl eq
P Ceq eqI Cl I Cl eq eq
IClP P xK K
P P I ClP x P x
x x
x x x
Solución
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Solución Ejemplo 14.11: Para I2(g) + Cl2(g) ⇋ 2 ICl(g) a 25°C, Kp = 81.9. Si las P0 son todas 0.100 atm, determine [C]eq
41Tro: Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
2
2
0.1 2 0.1 281.9
0.10.1
81.9 0.1 0.1 2
81.9 0.1 81.9 0.1 2
81.9 0.1 0.1 2 81.9
0.805 11.05
0.0729
x x
xx
x x
x x
x x
x
x
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0.0729 x
2
. 0.100 0.100 0.0729 0.027 atmeqIP x
2
. 0.100 0.100 0.0729 0.027 atmeqClP x
. 0.100 2 0.100 2 0.0729 0.246 atmeqIClP x
Tro: Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
Solución Ejemplo 14.11: Para I2(g) + Cl2(g) ⇋ 2 ICl(g) a 25°C, Kp = 81.9. Si las P0 son todas 0.100 atm, determine [C]eq
Corroboración
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Práctica con cuadrática – Para I2(g) ⇋ 2 I(g), Kc = 3.76 x 10−5 a 1000 K. Si 1.00 mol de I2 se coloca en un envase de 2.00 L y se calienta, determine [I2]eq y [I] eq (Ayuda: necesita la cuadrática para resolver por x)
como [I]0 = 0, Q = 0 la reacción procede hacia productos
2
2 2 0
12 2.00
2
2
0.50
eq eq
molLeq
I g I g
I I x I x
I x x
Solución
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Solución Práctica – Para I2(g) ⇋ 2 I(g), Kc = 3.76 x 10−5 a 1000 K. Si 1.00 mol de I2 se coloca en un envase de 2.00 L y se calienta, determine
[I2]eq y [I] eq (Ayuda: necesita la cuadrática para resolver por x)
Nota: solo una raíz será razonable
0.500 0.00216 = 0.498[I2]eq. = 0.498 M
2(0.00216) = 0.00432[I] eq. = 0.00432 M
Corroboración
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23
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Aproximación que simplifica el cálculo• K bien pequeña [R] >>>> [P]
• [R]0 grande [R]eq = ([R]0 ax) [R]0Asumiendo que la reacción va en dirección directa
(hacia productos)
45Tro: Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
Cotejo de la aproximación• Comparar el valor aproximado de x con la [R]0• La aproximación es válida si:
0100 5%aproxx
xR
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[I]0 = 0, Q = 0 por lo tanto la rx procede hacia P
46Tro: Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
Práctica – Para I2(g) ⇋ 2 I(g) el valor de Kc = 3.76 x 10−5 a 1000 K. Si 1.00 mol de I2 se colocan en un evase de 2.00 L y se calienta, determine [I2]eq y [I] eq
(utilice la aproximación para resolver por x)
2
2 2 0
12 2.00
2
2
0.50
eq eq
molLeq
I g I g
I I x I x
I x x
La aproximación es válida
2 2
2 2 0
2C
I xK
I I x
5
5
25
3.76 10 0.5
4
1.88 10 34
43.76 10
0.5
2.17 10
x
x
xx
x
x x
2 2 0
2 0
44
CK IxC I
K x
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x = 0.00217 0.500 0.00217 = 0.498[I2] eq. = 0.498 M
2(0.00217) = 0.00434[I]eq. = 0.00434 M
47Tro: Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
Continuación de Práctica – Para I2(g) ⇋ 2 I(g) el valor de Kc = 3.76 x 10−5 a 1000 K. Si 1.00 mol de I2 se colocan en un evase de 2.00 L y se calienta, determine [I2]eq y [I] eq
(utilice la aproximación para resolver por x)
Corroboración
Copyright 2011 Pearson Education, Inc.48Tro: Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
Para A2(g) ⇋ 2 A(g), Kc = 3.76 x 10−6 a 1000 K. Si 1.00 x 10−4 moles de A2 se coloca en un envase de 2.00 L, determine [A2]eq y [A] eq
2 2 0
4
2
2
1 102 2.00
52
2
0.50 10
eq eqA A x A x
x molLeq
eq
A g A g
A x
A x x
Solución
2 2
2 2 0
2C
A xK
A A x
2
6
5
23.76 10
5 10
xx
x
6 5
6 5 2
3.76 10 5 10 64
3.76 10 5 10 4
6.86 10x x
x x x
x x
6
52 0
6.86 105 10
100 100 14%x xA x
x x
La aproximación NO es válida
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Copyright 2011 Pearson Education, Inc.49Tro: Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
Para A2(g) ⇋ 2 A(g), Kc = 3.76 x 10−6 a 1000 K. Si 1.00 x 10-4 moles de A2 se coloca en un envase de 2.00 L, determine [A2]eq y [A] eq
Solución
2 2
2 2 0
2
6
5
2
23.76 10
5 10
C
A xK
A A x
xx
x x
6 5 2
10 6 2
2 6 10
3.76 10 5 10 4
1.88 10 3.76 10 4
0 4 3.76 10 1.88 10
x x x x
x x x x
x x x x
2 2 0
4
2
2
1 102 2.00
52
2
0.50 10
eq eqA A x A x
x molLeq
eq
A g A g
A x
A x x
26 6 103.76 10 3.76 10 4 4 1.88 10
2 4
66.40 10
x x xx
x x
Corroboración
2
2
63.76 10AC A
K x
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Ejemplo14.13: Para 2 H2S(g) ⇋ 2 H2(g) + S2(g) a 800 °C, Kc = 1.67 x 10−7. Si un envase de 0.500 L que inicialmente contiene 1.25 x 10−4 moles H2S se
calienta a 800 °C, cacule [C]eq.
50
[P]0 = 0, Qc = 0, reacción procede hacia productos
Tro: Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
2 2 2 2 2 20 0 0
41.25 102 2 20.500
2 2 2
2 2
2 0 2 0
2
2 22
2
2 2
eq eq eq
xeq eq eq
H S H S x H H x S S x
H S x H x H x
C
H S g H g S g
H SK
H S
3
2
2 2
2 2
2 0
4
2.5 2
0 2 0 2
2.5 22
xC x
x x x x
xH S x
K
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Solución Ejemplo14.13: 2 H2S(g) ⇋ 2 H2(g) + S2(g) a 800 °C Kc = 1.67 x 10−7. Si un envase de 0.500 L que inicialmente contiene 1.25 x 10−4 moles H2S se
calienta a 800 °C, cacule [C]eq.
51Tro: Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
2
3
24 4
27 4
2.5 10 2 2.5 10 21.67 10 x x x
x x x xx
2
7 8
7 8 3
1.67 10 6.25 1034
5
1.67 10 6.25 10 4
1.38 10
x x
x x x
x
x x
27 4 31.67 10 2.5 10 4x x x
La aproximación NO es válida
x = 1.38 x 10-5
[H2S]0 = 2.50 x 10-4 M
Corroboración del resultadoy aproximación
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Continuación de Solución Ejemplo14.13: Para 2 H2S(g) ⇋ 2 H2(g) + S2(g) a 800 °C, Kc = 1.67 x 10−7. Si un envase de 0.500 L que inicialmente contiene
1.25 x 10−4 moles H2S se calienta a 800 °C, cacule [C]eq.
52Tro: Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
27 4
27 4 3
1.67 10 2.22 103
4
52
1.67 10 2.22 10 4
1.27 10
x x
x x x
x
x x
Método de Iteración ya que es cúbica
2
24
3
24 5
27
2.5 10 2
7 4
2.5 10 2 1.38 10
1.67 10
1.67 10
x x
x x
x
x x
x
x
“Iteración” #2
2
24
3
24 5
27 4
27
2.5 10 2
7 4
2.5 10 2 1.27 10
27 4 3
1.67 10 2.25 103
4
53
1.67 10
1.67 10
1.67 10 2.25 10 4
1.28 10
x x
x x
x
x x
x x
x
x
x x x
x
x x
como x3 = x2, aproximación por
iteración se detiene.
x1 = 1.38 x 10-5
“Iteración” #1
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4 4 5 42 .
H S 2.50 10 2 2.50 10 2 1.28 10 2.24 10 Meq
x
5 52 .
H 2 2 1.28 10 2.56 10 Meq
x
52 .
S 1.28 10 Meq
x
Tro: Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
Continuación de Solución Ejemplo14.13: Para 2 H2S(g) ⇋ 2 H2(g) + S2(g) a 800 °C, Kc = 1.67 x 10−7. Si un envase de 0.500 L que inicialmente contiene
1.25 x 10−4 moles H2S se calienta a 800 °C, cacule [C]eq.
Kc(calculada) = Kc(dada) dentro de las cifras significativas
Corroboración
Con la solución x3 = 1.28 x 10−5 se determinan las [C] de equilibrio
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Práctica – Para N2O4(g) ⇋ 2 NO2(g) la Kc = 1.07 x 10−5 . Si [N2O4] es 0.0125 M, determine [N2O4]eq y [NO2] eq.
Como [NO2]0 = 0, Q = 0 va en dirección a productos (directa)
54Tro: Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
2 4 2 4 2 20 0
2 4 2
2
2
eq eqN O N O x NO NO x
N O NO
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Sin aproximación Con aproximación
la aproximación es válida
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x = 1.82 x 10−4
Tro: Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
Continuación de Práctica – Para N2O4(g) ⇋ 2 NO2(g) la Kc = 1.07 x 10−5 . Si [N2O4] es 0.0125 M, determine [N2O4]eq y [NO2] eq.
[N2O4]eq.= 0.0125 1.83 x 10−4
[N2O4]eq. = 0.0123 M[NO2] eq.=2(1.83 x 10−4)[NO2] eq. = 3.66 x 10−4 M
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PRINCIPIO DE LE CHÂTELIER
Tro: Chemistry: A Molecular Approach 56
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Efectos para afectar y re-establecerEquilibro
• Concentraciones en equilibrio se afectan porcambios en:TemperaturaPresiónConcentración
• Se re-establece el equilibrio con nuevasconcentraciones y la constante (valor) prevaleceA menos que cambie la temperatura
57Tro: Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
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Principio de Le Châtelier’
•Si un sistema abierto en equilibrio seperturba, éste minimiza el disturbiocambiando el estado de equilibrio.
58Tro: Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
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Perturbación del Equilibrio:Añadir o remover reactivos
• El equilibrio se desplaza en contra del efecto queproduce Añadir especies químicas activas en la reacciónRemover especies químicas activas en la reacción
Recuerde que no afectan el equilibrio especies que no cambian su concentración:
o Sólidoso Líquidos
59Tro: Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
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El efecto sobre el equilibrio al remover o añadiruna especie (C)
Cuando se añade NO2, parte se combina para formar más N2O4
60Tro: Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
AñadirNO2 Equilibrio
se perturba
Forma +
N2O4
Añadir NO2 Sistema se desplaza a la izquierda
Adición de NO2
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El Efecto de C sobre el equilibrio
Cuando se añade NO2, parte se combina para formar más N2O4
61Tro: Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
AñadirNO2
Equilibriose perturba
Forma +
N2O4
Añadir NO2 Sistema se desplaza a la izquierda
Adición de NO2
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El Efecto de C sobre el Equilibrio
Cuando se añade N2O4, parte se descompone para hacer más NO2
62Tro: Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
EquilibrioOriginal
Q=K
EquilibrioRe-establecido
Q=K
EquilibrioPerturbado
Adición de N2O4
Q ≠ K
Tiempo
Con
cent
raci
ón
2 4 22N O NOAdición de N2O4
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El Efecto de V en equilibrio de gases
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Debido a que hay más moléculas de gas en el lado de los reactivos,
cuando se aumenta la P el equilibriose desplaza hacia el lado con menos
moléculas para dismimuir presión
Cuando la P disminuye debido a aumentoen volumen, la posición de equilibrio se desplaza hacia un número mayor de
moléculas – hacia los reactivos
Tro: Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
4 moles de gas 2 moles de gas
Aumentoen presión Disminución
en presión
Ley de BoyleLey de Dalton de Presiones Parciales
i i f fPV P V
1T i
i
P P
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El Efecto de T sobre el Equilibrio
• Reacción exotérmica libera calor Reactivos ⇋ Productos + calor
• Reacción endotérmica absorbe calor Reactivos + calor ⇋ Productos
64Tro: Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
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El Efecto de T sobre el Equilibrio
65Tro: Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
N2O4(g) + calor ⇋ 2NO2(g)incolor marrón
T baja favoreceN2O4(g)
T alta favoreceNO2(g)
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Efecto de Agentes Catalíticos sobre Equilibrio
• No tienen efecto alguno sobre equilibrio
66Tro: Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
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Práctica – Principio de Le Châtelier• La reacción de 2 SO2(g) + O2(g) ⇋ 2 SO3(g) con H° = −198 kJ en equilibrio . ¿Cómo cada uno de los cambios a continuación afectan las presiones(concentraciones) hacia el nuevo equilibrio?Añadir O2 al envasecondensar y remover SO3
comprimir los gasesEnfriar el envaseDuplicar volumen del envaseCalentar la mezclaAñadir He como gas inerteAñadir agente catalítico
67Tro: Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
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Práctica – Principio de Le Châtelier
68Tro: Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
SO3
SO3
SO3
SO3
SO2
SO2
ningunoninguno
• 2 SO2(g) + O2(g) ⇋ 2 SO3(g) + calor
Añadir O2 al envasecondensar y remover SO3
comprimir los gasesEnfriar el envaseDuplicar volumen del envaseCalentar la mezclaAñadir He como gas inerteAñadir agente catalítico