Este documento presenta información sobre cálculos relacionados con equilibrios químicos. Explica cómo calcular las concentraciones de equilibrio y la constante de equilibrio Kc a partir de las concentraciones iniciales. También cubre cómo el principio de Le Châtelier describe cómo un sistema en equilibrio responde a cambios en la concentración, presión, volumen y temperatura.

1. Tema 4
Equilibrio químico
Prof. John A. Vargas
Badilla
Parte 2
© 2009, Prentice-Hall, Inc.

2. CÁLCULOS CON EQUILIBRIOS
Ejercicios donde se dan las concentraciones iniciales y una concentración
final. Se preguntan las concentraciones finales y/o la constante de
equilibrio.
Subtemas 4 y 5
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Un problema de equilibrio:
Un sistema cerrado, inicialmente1.000 x 10-3 M H2 y 2.000 x 10-3
M I2 a 448 C se deja alcanzar el equilibrio. El análisis de la
mezcla de equilibrio, muestra una concentración de HI 1.87 x 10-3
M. Calcule Kc a 448 C para la reacción que es:
H2 (g) + I2 (g)  2 HI (g)
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Notemos que no se indica que halla algo de HI al inicio, por lo que su
concentración inicial es 0.

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Qué conocemos?
[H2], M [I2], M [HI], M
Inicio 1.000 x 10-3 2.000 x 10-3 0
Cambio
Equilibrio 1.87 x 10-3
4
H2 (g) + I2 (g)  2 HI (g)

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[HI] se incrementa en 1.87 x 10-3 M
[H2], M [I2], M [HI], M
Inicio 1.000 x 10-3 2.000 x 10-3 0
Cambio +1.87 x 10-3
Equilibrio 1.87 x 10-3
5
H2 (g) + I2 (g)  2 HI (g)

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La estequiometría nos dice que [H2] y [I2] decrecen a la
mitad.
[H2], M [I2], M [HI], M
Inicio 1.000 x 10-3 2.000 x 10-3 0
Cambio -9.35 x 10-4 -9.35 x 10-4 +1.87 x 10-3
Equilibrio 1.87 x 10-3
6
H2 (g) + I2 (g)  2 HI (g)

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Ahora podemos calcular las
concentraciones en equilibrio de los tres
compuestos…
[H2], M [I2], M [HI], M
Inicio 1.000 x 10-3 2.000 x 10-3 0
Cambio -9.35 x 10-4 -9.35 x 10-4 +1.87 x 10-3
Equilibrio 6.5 x 10-5 1.065 x 10-3 1.87 x 10-3
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…y, por lo tanto, la constante de equilibrio.
Kc =
[HI]2
[H2] [I2]
= 51
=
(1.87 x 10-3)2
(6.5 x 10-5)(1.065 x 10-3)
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9. Ejercicios donde se tienen
concentraciones iniciales y la constante
de equilibrio
Se preguntan las concentraciones finales
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10. A 12800C la constante de equilibrio (Kc) para lareacción
Es de 1,1 x 10-3, Si las concentraciones iniciales son [Br2] = 0,063
mol/L y [Br] = 0,012 mol/L, calcular las concentraciones de estas
especies en equilibrio.
Br2 (g) 2Br (g)
[Br]2
2[Br ]
Kc = Kc =
(0,012 + 2x)2
0,063 - x
= 1,1 x 10-3
2Br (g)Br2 (g)
0,063
-x
0,063 - x
Inicial (M)
Cambio (M)
Equilibrio (M)
0,012
+2x
0,012 + 2x
10
Definimos “x” como el cambio en la concentración de Br2

11. Equilibrium
Kc =
(0,012 + 2x)2
0,063 - x
= 1,1 x 10-3
4x2 + 0,048x + 0,000144 = 0,0000693 – 0,0011x
4x2 + 0,0491x + 0,0000747 = 0
ax2 + bx + c = 0 
2a
x = -b ± b2 –4ac
Br2 (g)
0,063
-x
0,063 - x
2Br (g)
0,012
+2x
0,012 + 2x
Inicial (M)
Cambio (M)
Equilibrio (M)
En equilibrio, [Br] = 0,012 + 2x = 0,00844 M
En equilibrio, [Br2] = 0,062 – x = 0,0648 M
Resolvamos para x
x1 = -0,0105
x2 = -0,00178
Usando x2:
El sentido de la
reacción es del Br
hacia el Br2

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El coeficiente de reacción (Q)
• Permite evaluar si, dadas ciertas
concentraciones de las especies químicas
participantes, el equilibrio se desplazará
hacia la formación de productos o
reactivos,.
• Para evaluar Q se sustituyen las
concentraciones iniciales de los reactantes
y los productos en la expresión de la
constante de equilibrio.
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Si Q = K
El sistema está en equilibrio.
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14. © 2009, Prentice-Hall, Inc.
Si Q > K
Hay exceso de productos, y el equilibrio se
desplaza hacia la izquierda.
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Si Q < K
Hay exceso de reactantes, y el equilibrio se
desplaza hacia la derecha.
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Principio de Le Châtelier
“Si un sistema en equilibrio es perturbado por
un cambio de temperatura, presión, o la
concentración de uno de sus componentes, el
sistema desplazará su posición de equilibrio, de
manera que contrarreste el efecto de la
perturbación.”
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Efectos de la concentración: Proceso
Haber. Aumento de un reactante.
Si se añade H2 al
sistema, se
consumirá N2 y los
dos reactantes
formarán más NH3.
Al final se
restablece el
equilibrio.
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18. N2 (g) + 3H2 (g)
El equilibrio se
desplaza hacia
la izquierda
para disminuir
el cambio
2NH3 (g)
Se añade
NH3
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Efectos de la concentración
Aumento de un producto.
¿Qué pasa si se disminuye
la concentración del
producto?

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Tecnología del Proceso Haber
Basada en eliminar
producto:
Removiendo el
amoníaco
condensado del
sistema, en la
unidad refrigerada,
se fuerza el
equilibrio hacia la
derecha.
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20. Principio de Le Châtelier
Cambios en la concentración
aA + bB cC + dD
Quitar o añadir
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Quitar o añadir
Cambio Desplazamiento del equilibrio
Aumenta la concentración de
producto(s)
izquierda
Decrece la concentración de
producto(s)
derecha
Aumenta la concentración de
reactivos(s)
derecha
Decrece la concentración de
reactivos(s)
izquierda
⇄

21. Principio de Le Châtelier
Cambios en volumen y presión
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A (g) + B (g) C (g)
Cambio Desplazamiento del equilibrio
Aumenta la presión o disminuye
el volumen
Al lado con menos
moles de gas
Disminuye la presión o aumenta
el volumen
Al lado con más moles
de gas
⇄
En los gases el volumen es inversamente proporcional a la
presión (Ley de Boyle)

22. N2 (g) + 3H2 (g) ⇌ 2NH3 (g)
Disminuye la presión
(aumenta volumen)
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Favorece la reacción inversa
Aumenta la presión
(disminuye el volumen)
Favorece la reacción directa
Para la reacción de producción de amoníaco:

23. 2 SO2(g) + O2(g) 2 SO3(g)

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Efecto de la temperatura
Co(H2O)6
2+
(aq) + 4 Cl─
(aq)  CoCl4 (aq) + 6 H2O (l)
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T. Amb. caliente frío
ΔH>0Calor +
Rosado Azul
El calor se comporta
como un reactivo, en
una reacción
endotérmica

25. Principio de Le Châtelier
Exotérmica: reactivos ⇌ productos + calor
Cambios en la temperatura
Endotérmica: reactivos + calor ⇌ productos
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Cambio Reacción endotérmica Reacción exotérmica
Aumenta temperatura K aumenta K disminuye
Disminuye temperatura K disminuye K aumenta
Esta es una reacción
exotérmica:
Kp disminuye al
aumentar la temperatura

26. Sin catalizador Con catalizador
Un catalizador baja Ea para ambas reacciones, incrementándose la velocidad
de las reacciones directa e inversa.
Un catalizador no cambia la constante de equilibrio ni desplaza el equilibrio
• No cambia el valor de K
• El sistema alcanzará más rápido el equilibrio
Principio de Le Châtelier
42
Efecto de un catalizador

27. 43
Modificaciones en las condiciones y principio de Le
Châtelier
Variable
modificada
¿Se desplaza
el equilibrio?
¿Cambia K?
Concentración Si No
Presión Si No
Volumen Si No
Temperatura Si Si
Catalizador No No