El documento describe los conceptos fundamentales del equilibrio químico, incluyendo que en el equilibrio la velocidad de la reacción directa es igual a la velocidad de la reacción inversa, y que la constante de equilibrio K depende de la temperatura y la presión del sistema. También explica cómo los cambios en la concentración de reactivos y productos, la temperatura o la presión afectan la posición del equilibrio de acuerdo con el principio de Le Chatelier.

1. Equilibrio químico I Química General e Inorgánica Clase del 11 de abril de 2005 Dr. Pablo Evelson

2. En el equilibrio, la velocidad de evaporación es igual a la velocidad de condensación. H 2 O (l)  H 2 O (g) Evaporación: Equilibrio de fases: H 2 O (l) H 2 O(g) Condensación: H 2 O (g)  H 2 O (l)

3. N 2 (g) + 3 H 2 (g)  2 NH 3 (g) Formación de amoníaco: Equilibrio químico: Descomposición: 2 NH 3 (g)  N 2 (g) + 3 H 2 (g) En el equilibrio, la velocidad de la reacción directa es igual a la velocidad de la reacción inversa. N 2 (g) + 3 H 2 (g) 2 NH 3 (g)

5. Amoniaco Nitrógeno Hidrógeno Tiempo Concentración molar, M

6. Amoniaco Hidrógeno Nitrógeno Tiempo Concentración molar, M

7. Reactivos Equilibrio Productos

8. Equilibrio químico Es un estado de equilibrio dinámico en el cual la velocidad de formación de los productos es igual a la velocidad de descomposición de éstos a reactivos.

9. Propiedades del equilibrio químico

10. CaCO 3 (s)  CaO (s) + CO 2 (g) Descomposición del carbonato de calcio: Formación del carbonato de calcio: CaO (s) + CO 2 (g)  CaCO 3 (s) Equilibrio químico: CaCO 3 (s) CaO (s) + CO 2 (g)

11. El equilibrio en los sistemas moleculares es dinámico y es una consecuencia de la igualdad entre las velocidades de reacciones opuestas. CaCO 3 (s) CaO (s) + CO 2 (g)

12. Un sistema se mueve espontáneamente hacia un estado de equilibrio. Si un sistema inicialmente en equilibrio es perturbado por algún cambio en su entorno, reacciona de forma en que se recupera ese equilibrio. CaCO 3 (s) CaO (s) + CO 2 (g)

13. La naturaleza y las propiedades de un estado de equilibrio son las mismas, independientemente de cómo se haya llegado a él. CaCO 3 (s) CaO (s) + CO 2 (g)

14. La condición de un sistema en equilibrio representa un compromiso entre dos tendencias opuestas: la tendencia de las moléculas de alcanzar el estado de energía mínima y la tendencia hacia el caos molecular o entropía máxima. CaCO 3 (s) CaO (s) + CO 2 (g)

17. Promedio:

18. Relaciones entre las constantes de equilibrio Ecuación química Constante de equilibrio

20. K p = K c (RT)  n PV = nRT; P = (n/V)RT = MRT P = M(RT) Relación entre K c y K p

21. k k’ K = k k’  = k [A  a [B  b  ’ = k’ [C  c [D  d a A + b B c C + d D

22. Reacción directa Reacción inversa Velocidad de reacción Tiempo

23. Lenta ( k ’ pequeña) Rápida ( k ’ grande)

24. Lenta ( k ’ pequeña) Rápida ( k ’ grande)

25. Información que provee la constante de equilibrio a) Predicción de la dirección de una reacción b) Extensión de la reacción c) Cálculo de las concentraciones en el equilibrio

26. El valor de K indica si el equilibrio está desplazado hacia los productos o hacia los reactivos. Reactivos Productos

27. Reacción Temperatura (K) Kp

28. La única forma precisa de determinar con exactitud como responderá un equilibrio a las nuevas condiciones es usar los principios de la termodinámica. Sin embargo, existe una regla general que se puede utilizar para analizar rápidamente el efecto de las perturbaciones sobre equilibrios químicos. Se denomina principio de Le Chatelier

29. Principio de Le Chatelier Si un sistema en equilibrio se somete a una tensión o perturbación que cambie cualquiera de los factores determinantes del equilibrio, el sistema reaccionará para minimizar el efecto de la perturbación. El principio de Le Chatelier permite predecir rápidamente la respuesta cualitativa de un sistema a los distintos cambios.

31. Se agregan productos

32. Se agregan reactivos

33. Concentración molar, M Tiempo Hidrógeno Amoniaco Nitrógeno Se agrega hidrógeno Se agrega amoniaco

34. Efecto de la presión El sistema evoluciona hacia donde hay menor número de moléculas

35. Efecto de la temperatura N 2 O 4 (g) 2 NO 2 (g)  H° = + 57 kJ/ mol K 273 = 5,7 K 298 = 6,9 N 2 (g) + O 2 (g) 2 NO (g)  H° = 181 kJ/ mol K 2000 = 4,1 x 10 -4 K 2500 = 36 x 10 -4