Equilibrio químico Unidad 2 2 Contenidos 1.- Concepto de equilibrio químico. 1.1. Características. Aspecto dinámico de las reacciones químicas. 2.- Ley.

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Equilibrio qumico Unidad 2

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2 Contenidos 1.- Concepto de equilibrio qumico. 1.1. Caractersticas. Aspecto dinmico de las reacciones qumicas. 2.- Ley de accin de masas. K C. 3.- Grado de disociacin. 3.1. Relacin K C con. 4.- K p. Relacin con K c 4.1. Magnitud de las constantes de equilibrio. 5.- Cociente de reaccin. 6.- Modificaciones del equilibrio. Principio de Le Chatelier. 6.1. Concentracin en reactivos y productos. 6.2. Cambios de presin y temperatura. 6.3. Principio de Le Chatelier. 6.4. Importacia en procesos industriales. 7.- Equilibrios heterogneos.

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3 Qu es un equilibrio qumico? Es una reaccin que nunca llega a completarse, pues se produce en ambos sentidos (los reactivos forman productos, y a su vez, stos forman de nuevo reactivos). EQUILIBRIO QUMICO. Cuando las concentraciones de cada una de las sustancias que intervienen (reactivos o productos) se estabiliza se llega al EQUILIBRIO QUMICO.

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4 Equilibrio de molculas (H 2 + I 2 2 HI) GRUPO ANAYA. S.A.

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5 Variacin de la concentracin con el tiempo (H 2 + I 2 2 HI) Equilibrio qumico Concentraciones (mol/l) Tiempo (s) [HI] [I 2 ] [H 2 ]

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6 Reaccin: H 2 + I 2 2 HI

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7 Constante de equilibrio (K c ) En una reaccin cualquiera: a A + b B c C + d D la constante K c tomar el valor: para concentraciones en el equilibrio La constante K c cambia con la temperatura ATENCIN!: Slo se incluyen las especies gaseosas y/o en disolucin. Las especies en estado slido o lquido tienen concentracin constante y por tanto, se integran en la constante de equilibrio.

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8 Constante de equilibrio (K c ) En la reaccin anterior: H 2 (g)+ I 2 (g) 2 HI (g) El valor de K C, dada su expresin, depende de cmo se ajuste la reaccin. Es decir, si la reaccin anterior la hubiramos ajustado como: H 2 (g) + I 2 (g) HI (g), la constante valdra la raz cuadrada de la anterior.

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9 Ejemplo: Tengamos el equilibrio: 2 SO 2 (g) + O 2 (g) 2 SO 3 (g). Se hacen cinco experimentos en los que se introducen diferentes concentraciones iniciales de ambos reactivos (SO 2 y O 2 ). Se produce la reaccin y una vez alcanzado el equilibrio se miden las concentraciones tanto de reactivos como de productos observndose los siguientes datos: Concentr. iniciales (mol/l) Concentr. equilibrio (mol/l) [SO 2 ][O 2 ][SO 3 ][SO 2 ][O 2 ][SO 3 ]KcKc Exp 10,20 0,0300,1550,170279,2 Exp 20,150,400,0140,3320,135280,7 Exp 30,200,0530,0260,143280,0 Exp 40,700,1320,0660,568280,5 Exp 50,150,400,250,0370,3430,363280,6

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10 En la reaccin anterior: 2 SO 2 (g) + O 2 (g) 2 SO 3 (g) K C se obtiene aplicando la expresin: y como se ve es prcticamente constante. Concentr. iniciales (mol/l) Concentr. equilibrio (mol/l) [SO 2 ][O 2 ][SO 3 ][SO 2 ][O 2 ][SO 3 ]KcKc Exp 10,200 0,0300,1150,170279,2 Exp 20,1500,4000,0140,3320,135280,1 Exp 30,2000,0530,0260,143280,0 Exp 40,7000,1320,0660,568280,5 Exp 50,1500,4000,2500,0370,3430,363280,6

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11 Ejercicio A: Escribir las expresiones de K C para los siguientes equilibrios qumicos: a) N 2 O 4 (g) 2 NO 2 (g); b) 2 NO(g) + Cl 2 (g) 2 NOCl(g); c) CaCO 3 (s) CaO(s) + CO 2 (g); d) 2 NaHCO 3 (s) Na 2 CO 3 (s) + H 2 O(g) + CO 2 (g). a) b) c) d)

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12 Significado del valor de K c tiempo K C 10 0 concentracin tiempo K C > 10 5 concentracin K C < 10 -2 concentracin tiempo

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13 a) b) Ejemplo: En un recipiente de 10 litros se introduce una mezcla de 4 moles de N 2 (g) y 12 moles de H 2 (g); a) escribir la reaccin de equilibrio; b) si establecido ste se observa que hay 0,92 moles de NH 3 (g), determinar las concentraciones de N 2 e H 2 en el equilibrio y la constante K c. a)N 2 (g) + 3 H 2 (g) 2 NH 3 (g) a) Equilibrio: N 2 (g) + 3 H 2 (g) 2 NH 3 (g) Moles inic.: 4 12 0 Moles equil. 4 0,46 12 1,38 0,92 b) b) 3,54 10,62 0,92 0,354 1,062 conc. eq(mol/l) 0,354 1,062 0,092 1,996 10 2 M 2 NH 3 2 0,092 2 M 2 K c = = = 1,996 10 2 M 2 H 2 3 N 2 1,062 3 0,354 M 4

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14 Ejercicio B: En un recipiente de 250 ml se introducen 3 g de PCl 5, establecindose el equilibrio: PCl 5 (g) PCl 3 (g) + Cl 2 (g). Sabiendo que la K C a la temperatura del experimento es 0,48, determinar la composicin molar del equilibrio.. Equilibrio: PCl 5 (g) PCl 3 (g) + Cl 2 (g) Moles inic.: 3/208,2 0 0 Moles equil. 0,0144 x x x Moles equil. 0,0014 0,013 0,013

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15 Constante de equilibrio (K p ) En las reacciones en que intervengan gases es mas sencillo medir presiones parciales que concentraciones: a A + b B c C + d D y se observa la constancia de K p viene definida por:

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16 Constante de equilibrio (K p ) En la reaccin vista anteriormente: 2 SO 2 (g) + O 2 (g) 2 SO 3 (g) p(SO 3 ) 2 K p = p(SO 2 ) 2 p(O 2 ) De la ecuacin general de los gases: p V = n RT se obtiene: n p = R T = concentracin R T V SO 3 2 (RT) 2 K p = = K c (RT) 1 SO 2 2 (RT) 2 O 2 (RT)

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17 Constante de equilibrio (K p ) (continuacin) Vemos, pues, que K P puede depender de la temperatura siempre que haya un cambio en el n de moles de gases p c c p D d C c (RT) c D d (RT) d K p = = = p A a p B b A a (RT) a B b (RT) b en donde n = incremento en n de moles de gases (n productos n reactivos )

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18 Ejemplo: Calcular la constante K p a 1000 K en la reaccin de formacin del amoniaco vista anteriormente. (K C = 1,996 10 2 M 2 ) N 2 (g) + 3 H 2 (g) 2 NH 3 (g) n = n productos n reactivos = 2 (1 + 3) = 2 K P = K c (RT) n = L 2 atmL 2 1,996 10 2 0,082 1000K = mol 2 mol K K p = 2,97 10 6 atm 2

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19 De la ecuacin de los gases podemos deducir: p 10 atm mol K [N 2 O 4 ] inic. = = = 0, 38 M R T 0,082 atmL 318 K Equilibrio: N 2 O 4 2 NO 2 conc. Inic. (M) 0,38 0 conc. Equil. (M)0,38 x 2x NO 2 2 4x 2 K c = = = 0,671 x = 0,18 N 2 O 4 0,38 x Problema Selectividad (Junio 97) Ejercicio C: La constante de equilibrio de la reaccin: N 2 O 4 2 NO 2 vale 0,671 a 45C. Calcule la presin total en el equilibrio en un recipiente que se ha llenado con N 2 O 4 a 10 atmsferas y a dicha temperatura. Datos: R = 0,082 atmlmol -1 K -1.

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20 Ejercicio C (cont): La constante de equilibrio de la reaccin: N 2 O 4 2 NO 2 vale 0,671 a 45C. Calcule la presin total en el equilibrio en un recipiente que se ha llenado con N 2 O 4 a 10 atmsferas y a dicha temperatura. Datos: R = 0,082 atmlmol -1 K -1. Equilibrio: N 2 O 4 2 NO 2 conc. Inic. (M) 0,38 0 conc. Equil. (M) 0,200,36 p TOTAL = ( N 2 O 4 eq + NO 2 eq )RT = 14,6 atm 0,082 atmL (0,20 M + 0,36 M) 318 K = 14,6 atm mol K Problema Selectividad (Junio 97)

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21 Magnitud de K c y K p. El valor de ambas constantes puede variar entre lmites bastante grandes: H 2 (g) + Cl 2 (g) 2 HCl (g) K c (298 K) = 2,5 10 33 La reaccin est muy desplazada a la derecha. H 2 (g) + I 2 (g) 2 HI(g) K c (698 K) = 55,0 Se trata de un verdadero equilibrio. N 2 (g) + O 2 (g) 2 NO (g) K c (298 K) = 5,3 10 31 La reaccin est muy desplazada a la izquierda, es decir, apenas se forman productos.

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22 Grado de disociacin ( ). Se utiliza en aquellas reacciones en las que existe un nico reactivo que se disocia en dos o ms. Es la fraccin de un mol que se disocia (tanto por 1). En consecuencia, el % de sustancia disociada es igual a 100 .

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23 a) b) Ejemplo: En un matraz de 5 litros se introducen 2 moles de PCl 5 (g) y 1 mol de de PCl 3 (g) y se establece el siguiente equilibrio: PCl 5 (g) PCl 3 (g) + Cl 2 (g). Sabiendo que K c (250 C) = 0,042; a) cules son las concentraciones de cada sustancia en el equilibrio?; b) cul es el grado de disociacin? a) a) Equilibrio: PCl 5 (g) PCl 3 (g) + Cl 2 (g) Moles inic.: 2 1 0 Moles equil. 2 x 1 + x x conc. eq(mol/l)(2 x)/5 (1 + x)/5 x/5 PCl 3 Cl 2 (1+x)/5 x/5 K c = = = 0,042 PCl 5 (2 x)/5 De donde se deduce que x = 0,28 moles

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24 a) b) Ejemplo (cont): En un matraz de 5 litros se introducen 2 moles de PCl 5 (g) y 1 mol de de PCl 3 (g) y se establece el siguiente equilibrio: PCl 5 (g) PCl 3 (g) + Cl 2 (g). Sabiendo que K c (250 C) = 0,042; a) cules son las concentraciones de cada sustancia en el equilibrio?; b) cul es el grado de disociacin? 0,342 mol/l PCl 5 = (2 0,28)/5 = 0,342 mol/l 0,256 mol/l PCl 3 = (1+ 0,28)/5 = 0,256 mol/l 0,056 mol/l Cl 2 = 0,28 /5 = 0,056 mol/l b) = 0,14 b) Si de 2 moles de PCl 5 se disocian 0,28 moles en PCl 3 y Cl 2, de cada mol de PCl 5 se disociarn 0,14. Por tanto, = 0,14, lo que viene a decir que el PCl 5 se ha disociado en un 14 %.

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25 Relacin entre K c y. Sea una reaccin A B + C. Si llamamos c = [A] inicial y suponemos que en principio slo existe sustancia A, tendremos que: Equilibrio: A B + C Conc. Inic. (mol/l): c 00 conc. eq(mol/l) c(1 ) c c B C c c c 2 K c = = = A c (1 ) (1 ) En el caso de que la sustancia est poco disociada (K c muy pequea):

33 Cociente de reaccin (Q) (cont) Si Q = K c entonces el sistema est en equilibrio. Si Q < K c el sistema evolucionar hacia la derecha, es decir, aumentarn las concentraciones de los productos y disminuirn las de los reactivos hasta que Q se iguale con K c. Si Q > K c el sistema evolucionar hacia la izquierda, es decir, aumentarn las concentraciones de los reactivos y disminuirn las de los productos hasta que Q se iguale con K c Ver Le Chat (simulacin equilibrio)

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34 a) b) Ejemplo: En un recipiente de 3 litros se introducen 0,6 moles de HI, 0,3 moles de H 2 y 0,3 moles de I 2 a 490C. Si K c = 0,022 a 490C para 2 HI(g) H 2 (g) + I 2 (g) a) se encuentra en equilibrio?; b) Caso de no encontrarse, cuantos moles de HI, H 2 e I 2 habr en el equilibrio?a) [H 2 ] [I 2 ] 0,3/3 0,3/3 Q = = = 0,25 [HI] 2 (0,6/3) 2 el sistema no se encuentra en equilibrio Como Q > K c el sistema no se encuentra en equilibrio y la reaccin se desplazar hacia la izquierda.

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35 a) b) Ejemplo (cont): En un recipiente de 3 litros se introducen 0,6 moles de HI, 0,3 moles de H 2 y 0,3 moles de I 2 a 490C. Si K c = 0,022 a 490C para 2 HI(g) H 2 (g) + I 2 (g) a) se encuentra en equilibrio?; b) Caso de no encontrarse, cuantos moles de HI, H 2 e I 2 habr en el equilibrio? b) Equilibrio: 2 HI(g) I 2 (g) + H 2 (g) Moles inic.: 0,6 0,3 0,3 Moles equil. 0,6 + 2 x 0,3 x 0,3 x 0,6 + 2 x 0,3 x 0,3 x conc. eq(mol/l) 3 3 3

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36 b) Ejemplo (cont): b) Caso de no encontrarse, cuantos moles de HI, H 2 e I 2 habr en el equilibrio? 0,3 x 0,3 x 3 3 K c = = 0,022 0,6 + 2 x 2 3 Resolviendo se obtiene que: x= 0,163 moles Equil: 2 HI(g) I 2 (g) + H 2 (g) Mol eq: 0,6+20,163 0,30,163 0,30,163 n(HI) = 0,93 mol n(I 2 ) = 0,14 mol n(H 2 ) = 0,14 mol

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37 Modificaciones del equilibrio Si un sistema se encuentra en equilibrio (Q = K c ) y se produce una perturbacin: Cambio en la concentracin de alguno de los reactivos o productos. Cambio en la presin (o volumen) Cambio en la temperatura. El sistema deja de estar en equilibrio y trata de volver a l.

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38 Cambio en la concentracin de alguno de los reactivos o productos. Si una vez establecido un equilibrio se vara la concentracin algn reactivo o producto el equilibrio desaparece y se tiende hacia un nuevo equilibrio. Las concentraciones iniciales de este nuevo equilibrio son las del equilibrio anterior con las variaciones que se hayan introducido. Lgicamente, la constante del nuevo equilibrio es la misma, por lo que si aumenta [ reactivos], Q y la manera de volver a igualarse a K C sera que [ reactivos] (en cantidades estequiomtricas) y, en consecuencia, que [productos].

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39 Ejemplo: En el equilibrio anterior: PCl 5 (g) PCl 3 (g) + Cl 2 (g) ya sabemos que partiendo de 2 moles de PCl 5 (g) en un volumen de 5 litros, el equilibrio se consegua con 1,45 moles de PCl 5, 0,55 moles de PCl 3 y 0,55 moles de Cl 2 cuntos moles habr en el nuevo equilibrio si una vez alcanzado el primero aadimos 1 mol de Cl 2 al matraz? (K c = 0,042) Equilibrio: PCl 5 (g) PCl 3 (g) + Cl 2 (g) Moles inic.: 1,45 0,55 1,55 Moles equil. 1,45 + x 0,55 x 1,55 x 1,45 + x 0,55 x 1,55 x conc. eq(mol/l) 5 5 5

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40 0,55 x 1,55 x 5 5 K c = = 0,042 1,45 + x 5 Resolviendo: x = 0,268 Equilibrio: PCl 5 (g) PCl 3 (g) + Cl 2 (g) n eq (mol) 1,45+0,268 0,550,268 1,550,268 1,718 0,282 1,282 conc (mol/l) 0,3436 0,0564 0,2564 El equilibrio se ha desplazado a la izquierda. Se puede comprobar como: 0,0564 M 0,2564 M = 0,042 0,3436 M

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41 Cambio en la presin (o volumen) En cualquier equilibrio en el que haya un cambio en el nmero de moles entre reactivos y productos como por ejemplo : A B+ C (en el caso de una disociacin es un aumento del nmero de moles) ya se vio que K c c 2 Al aumentar p (o disminuir el volumen) aumenta la concentracin y eso lleva consigo una menor, es decir, el equilibrio se desplaza hacia la izquierda que es donde menos moles hay.

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42 Cambio en la presin (o volumen) (continuacin) Este desplazamiento del equilibrio hacia donde menos moles haya al aumentar la presin es vlido y generalizable para cualquier equilibrio en el que intervengan gases. Lgicamente, si la presin disminuye, el efecto es el contrario. Si el nmero de moles total de reactivos es igual al de productos (a+b =c+d) se pueden eliminar todos los volmenes en la expresin de K c, con lo que ste no afecta al equilibrio (y por tanto, tampoco la presin).

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43 a) b) Ejemplo: Una mezcla gaseosa constituida inicial- mente por 3,5 moles de hidrgeno y 2,5 de yodo, se calienta a 400C con lo que al alcanzar el equilibrio se obtienen 4.5 moles de HI, siendo el volumen del recipiente de reaccin de 10 litros. Calcule: a) El valor de las constantes de equilibrio K c y K p ; b) La concentracin de los compuestos si el volumen se reduce a la mitad manteniendo constante la temperatura a 400C. a) a) Equilibrio: H 2 (g) + I 2 (g) 2 HI (g) Moles inic.: 3,5 2,5 0 Moles reac: 2,25 2,25 (4,5) Moles equil. 1,25 0,25 4,5 conc. eq(mol/l) 0,125 0,025 0,45 64,8 HI 2 0,45 2 M 2 K c = = = 64,8 H 2 I 2 0,125 M 0,025 M 64,8 K P = K c (RT) 0 = 64,8 Problema Selectividad (Junio 98)

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44 b) Ejemplo (cont): b) La concentracin de los compuestos si el volumen se reduce a la mitad manteniendo constante la temperatura a 400C. b) b) En este caso el volumen no influye en el equilibrio, pues al haber el mismo n de moles de reactivos y productos, se eliminan todas las V en la expresin de K C. Por tanto, las concentraciones de reactivos y productos, simplemente se duplican: H 2 = 1,25 mol/5 L = 0,250 M I 2 = 0,25 mol/5 L = 0, 050 M HI =4,5 mol/ 5 L = 0,90 M Se puede comprobar que: 64,8 HI 2 (0,90 M) 2 K c = = = 64,8 H 2 I 2 0,250 M 0,050 M Problema Selectividad (Junio 98)

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45 Cambio en la temperatura. Se observa que, al aumentar T el sistema se desplaza hacia donde se consuma calor, es decir, hacia la izquierda en las reacciones exotrmicas y hacia la derecha en las endotrmicas. Si disminuye T el sistema se desplaza hacia donde se desprenda calor (derecha en las exotrmicas e izquierda en las endotrmicas).

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46 a) b) Ejemplo: Hacia dnde se desplazar el equilibrio al: a) disminuir la presin? b) aumentar la temperatura? H 2 O(g) + C(s) CO(g) + H 2 (g) ( H > 0) Hay que tener en cuenta que las concentraciones de los slidos ya estn incluidas en la K c por ser constantes. CO H 2 K c = H 2 O a) a) Al p el equilibrio (donde ms moles de gases hay: 1 de CO + 1 de H 2 frente a 1 slo de H 2 O) b) b) Al T el equilibrio tambin se desplaza hacia donde se consume calor por ser la reaccin endotrmica.

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47 Principio de Le Chatelier Un cambio o perturbacin en cualquiera de las variables que determinan el estado de equilibrio qumico produce un desplazamiento del equilibrio en el sentido de contrarrestar o minimizar el efecto causado por la perturbacin.

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48 Variaciones en el equilibrio [reactivos] > 0 [reactivos] < 0 [productos] > 0 [productos] < 0 T > 0 (exotrmicas) T > 0 (endotrmicas) T < 0 (exotrmicas) T < 0 (endotrmicas) p > 0 Hacia donde menos n moles de gases p < 0 Hacia donde ms n moles de gases MUY IMPORTANTE Variacin en el equilibrio

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49 Importancia en procesos industriales. Es muy importante en la industria el saber qu condiciones favorecen el desplazamiento de un equilibrio hacia la formacin de un producto, pues se conseguir un mayor rendimiento, en dicho proceso. En la sntesis de Haber en la formacin de amoniaco [N 2 (g) + 3 H 2 (g) 2 NH 3 (g)], exotrmica, la formacin de amoniaco est favorecida por altas presiones y por una baja temperatura. Por ello esta reaccin se lleva a cabo a altsima presin y a una temperatura relativamente baja, aunque no puede ser muy baja para que la reaccin no sea muy lenta. Hay que mantener un equilibrio entre rendimiento y tiempo de reaccin.

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50 Equilibrios heterogneos Se habla de reaccin homognea cuando tanto reactivos como productos se encuentran en el mismo estado fsico. En cambio, si entre las sustancias que intervienen en la reaccin se distinguen varias fases o estados fsicos, hablaremos de reacciones heterogneas. Por ejemplo, la reaccin: CaCO 3 (s) CaO(s) + CO 2 (g) se trata de un equilibrio heterogneo. Aplicando la ley de accin de masas se cumplir que:

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51 Equilibrios heterogneos (cont). Sin embargo, las concentraciones (n/V) de ambas sustancias slidas (CaCO 3 y CaO) son constantes, al igual que las densidades de sustancias puras (m/V) son tambin constantes. Por ello, agrupando las constantes en una sola a la que llamaremos K C se tiene: K C = [CO 2 ] Anlogamente: K P = p(CO 2 ) ATENCIN!: En la expresin de K C de la ley de accin de masas slo aparecen las concentraciones de gases y sustancias en disolucin, mientras que en la expresin de K P nicamente aparecen las presiones parciales de las sustancias gaseosas.

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52 Ejemplo: En un recipiente se introduce cierta cantidad de carbamato amnico, NH 4 CO 2 NH 2 slido que se disocia en amoniaco y dixido de carbono cuando se evapora a 25C. Sabiendo que la constante K P para el equilibrio NH 4 CO 2 NH 2 (s) 2 NH 3 (g) + CO 2 (g) y a esa temperatura vale 2,310 -4. Calcular K C y las presiones parciales en el equilibrio. Equilibrio: NH 4 CO 2 NH 2 (s) 2 NH 3 (g) + CO 2 (g) n(mol) equil. n x 2x x Luego p(NH 3 ) = 2 p(CO 2 ) ya que la presin parcial es directamente proporcional al n de moles. K P = 2,3x10 -4 = p(NH 3 ) 2 x p(CO 2 ) = 4p(CO 2 ) 3 Despejando se obtiene que: p(CO 2 ) = 0,039 atm : p(NH 3 ) = 0,078 atm.

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53 Reacciones de precipitacin. Son reacciones de equilibrio heterogneo slido-lquido. La fase slida contiene una sustancia poco soluble (normalmente una sal) La fase lquida contiene los iones producidos en la disociacin de la sustancia slida. Normalmente el disolvente suele tratarse de agua.

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54 Solubilidad (s). Es la mxima concentracin molar de soluto en un determinado disolvente, es decir, la molaridad de la disolucin saturada de dicho soluto. Depende de: La temperatura. Normalmente es mayor a mayor temperatura debido a la mayor energa del cristal para romper uniones entre iones. Energa reticular. Si la energa de solvatacin es mayor que la reticular U se favorece la disolucin. A mayor carcter covalente mayor U y por tanto menor solubilidad. La entropa. Al diluirse una sal se produce un sistema ms desordenado por lo que aunque energticamente no est favorecida la disolucin sta puede llegar a producirse.

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55 Producto de solubilidad (K S o P S ) en elctrolitos de tipo AB. tipo AB En un electrolito de tipo AB el equilibrio de solubilidad viene determinado por: AB(s) A + (ac) + B (ac) Conc. inic. (mol/l): c0 0 Conc. eq. (mol/l): cs s La concentracin del slido permanece constante. Y la constante de equilibrio tiene la expresin: Ejemplo: AgCl(s) Ag + (ac) + Cl (ac) K S = [Ag + ] x [Cl ] = s 2 s es la solubilidad de la sal.

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56 Ejemplo: Deduce si se formar precipitado de cloruro de plata cuyo K S = 1,7 x 10 -10 a 25C al aadir a 250 cm 3 de cloruro de sodio 0,02 M 50 cm 3 de nitrato de plata 0,5 M. AgCl(s) Ag + (ac) + Cl (ac) K S = [Ag + ] x [Cl ] = s 2 n(Cl ) = 0,25 L x 0,02 mol/L = 0,005 mol Igualmente: n(Ag + ) = 0,05 L x 0,5 mol/L = 0,025 mol [Ag + ] x [Cl ] = 0,0167 M x 0,0833 M =1,39 x 10 3 M 2 Como [Ag + ] x [Cl ] > K S entonces precipitar.

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57 Producto de solubilidad en otro tipo de electrolito. Tipo A 2 B Tipo A 2 B: A 2 B (s) 2 A + (ac) + B 2 (ac) Conc. inic. (mol/l): c 0 0 Conc. eq. (mol/l): c 2s s Y la constante de equilibrio tiene la expresin: AB 2. Las misma expresin ser para electrolitos tipo AB 2. Tipo A a B b Tipo A a B b : A a B b (s) a A b+ (ac) + b B a (ac) Conc. inic. (mol/l): c 0 0 Conc. eq. (mol/l): c as bs

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58 Factores que afectan a la solubilidad Adems de la temperatura, existen otro factores que influyen en la solubilidad por afectar a la concentracin de uno de los iones de un electrolito poco soluble. Estos son: Efecto ion comn. Formacin de un cido dbil. Formacin de una base dbil. pH. Formacin de complejos estables. Reacciones redox.

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59 Efecto ion comn. Si a una disolucin saturada de un electrolito poco soluble aadimos otra sustancia que aporta uno de los iones, la concentracin de ste aumentar. Lgicamente, la concentracin del otro ion deber disminuir para que el producto de las concentraciones de ambos permanezca constante. Como el equilibrio se desplaza a la izquierda la solubilidad, que mide la mxima concentracin de soluto disuelto, disminuir en consecuencia.

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60 Ejemplo: Cul ser la solubilidad del cloruro de plata si aadimos nitrato de plata hasta una concentracin final 0,002 M? AgCl(s) Ag + (ac) + Cl (ac) K S = 1,7 x 10 -10 = [Ag + ] x [Cl ] = s 2 Al aadir el AgNO 3, la [Ag + ] sube hasta 2 x 10 3 M, pues se puede despreciar la concentracin que haba antes. En consecuencia, el equilibrio se desplaza a la izquierda y la [Cl ], es decir, la nueva solubilidad, debe disminuir.

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61 Ejercicio: En equilibrio de disolucin de bromuro de plata cuya K s =5,2 x 10 13 cul ser la nueva solubilidad a litro de disolucin saturada 0,2 ml de una disolucin 0,001 M de bromuro de potasio? Equilibrio: AgBr (s) Ag + (ac) + Br (ac) Conc. eq. (mol/l): c s s K S = 5,2 x 10 13 = [Ag + ] x [Br ] = s 2 n(Br ) 0 = 0,5 L x 7,2 x 10 7 mol/L = 3,6 x 10 7 mol n(Br ) aad = 0,0002 L x 0,001 mol/L = 2 x 10 7 mol Conc. inic. (mol/l): c7,2 x 10 7 1,12 x 10 6 Conc. eq. (mol/l): c 7,2 x 10 7 x 1,12 x 10 6 x K S = 5,2 x 10 13 = (7,2 x 10 7 x)(1,12 x 10 6 x) De donde x = 3,2 x 10 7 s = (7,2 x 10 7 3,2 x 10 7 ) M = 4,0 x 10 7 M

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62 Influencia del pH por formacin de un cido dbil. Equilibrio solubil: AB(s) A (ac) + B + (ac) Equilibrio acidez: HA(ac) A (ac) + H + (ac) Si el anin A en que se disocia un electrolito poco soluble forma un cido dbil HA, al aumentar la acidez o [H + ] el equilibrio de disociacin del cido se desplazar hacia la izquierda. En consecuencia, disminuir [A ], con lo que se solubilizar ms electrolito AB. Ejemplo: al aadir un cido fuerte sobre el ZnCO 3, se formar H 2 CO 3, cido dbil, y al disminuir [CO 3 2 ], se disolver ms ZnCO 3, pudindose llegar a disolver por completo.

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63 Cambio en la solubilidad por formacin de una base dbil. Suele producirse a partir de sales solubles que contienen el catin NH 4 +. NH 4 Cl(s) Cl (ac) + NH 4 + (ac) Los NH 4 + reaccionan con los OH formndose NH 4 OH al desplazar el equilibrio de la base hacia la izquierda. Equil base: NH 4 OH (ac) NH 4 + (ac) + OH (ac) Es el mtodo usual de disolver hidrxidos poco solubles tales como el Mg(OH) 2. Equil. Solub.: Mg 2+ (ac) + 2 OH (ac). En consecuencia, disminuir [OH ], con lo que se solubilizar ms Mg(OH) 2.

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64 Formacin de un complejo estable. Un ion complejo es un ion formado por ms de un tomo o grupo de tomos. Ejemplos: [Al(OH) 4 ], [Zn(CN) 4 ] 2, [AlF 6 ] 3, [Ag(NH 3 ) 2 ] +. De esta manera, se pueden disolver precipitados aadiendo, por ejemplo, cianuro de sodio a electrolitos insolubles de cinc como el Zn(OH) 2, ya que al formarse el catin [Zn(CN) 4 ] 2, que es muy estable. As, disminuir drsticamente la concentracin de Zn 2+, con lo que se disolver ms Zn(OH) 2. Igualmente, pueden disolverse precipitados de AgCl aadiendo amoniaco.

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65 Oxidacin o reduccin de iones. Si alguno de los iones que intervienen en un equilibrio de solubilidad se oxida o se reduce como consecuencia de aadir un oxidante o reductor, la concentracin de este ion disminuir. En consecuencia, el equilibrio del electrolito insoluble se desplazar hacia al derecha, disolvindose en mayor cantidad. Ejemplo: El CuS se disuelve fcilmente en cido ntrico, ya que ste es oxidante y oxida el S 2 a S 0. 3 CuS + 2 NO 3 + 8 H + 3 S 0 + 3 Cu 2+ + 2 NO + 4 H 2 O

Equilibrio químico Unidad 2 2 Contenidos 1.- Concepto de equilibrio químico. 1.1. Características. Aspecto dinámico de las reacciones químicas. 2.- Ley.

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