Equilibrio químico

Cedillo Martinez Manuel Alberto
Dolores Mendoza Fátima Vanesa
Sevilla Zamorano Jorge Uriel
Mendoza Tornez David

 El equilibrio químico es un estado en el que no se observan
cambios visibles en el sistema. Sin embargo, a nivel molecular
existe una gran actividad debido a que las moléculas de reactivos
siguen produciendo moléculas de productos.

 En el equilibrio las concentraciones de reactivos y productos
permanecen constantes en determinadas condiciones de presión y
temperatura. Se le llama constante de equilibrio.
 El valor de la constante de equilibrio depende de la temperatura
del sistema, por lo que siempre tiene que especificarse.

 La energía de activación suele utilizarse para denominar la
energía mínima necesaria para que se produzca una reacción
química dada.
 Para que ocurra una reacción entre dos moléculas, éstas deben
colisionar en la orientación correcta y poseer una cantidad de
energía mínima.

 La energía de ionización, o también llamada potencial de
ionización, es la energía mínima necesaria para arrancar a un
átomo en estado gaseoso su electrón más externo (el más
débilmente unido a él).

Influyen tres factores en la energía de ionización:
-Número atómico: a mayor número atómico, (más protones),
mayor será la energía necesaria para ionizarlo.
-Radio atómico: a mayor distancia la fuerza de atracción entre el
núcleo y el e- disminuye y, por lo tanto, la energía de ionización
disminuirá, ya que será más fácil arrancarlo.
-Orbitales atómicos completos o semicompletos, ya que dan
estabilidad al átomo y por lo tanto costará más arrancarle un
electrón.

 Por estas tres razones, con algunas excepciones, aumenta a
lo largo del Sistema Periódico de la siguiente manera:

-En un grupo aumenta hacia arriba debido a que al pasar de
un elemento al inferior, contiene una capa más y por lo
tanto, los electrones de la capa de valencia, al estar más
alejados del núcleo, estarán menos atraídos por él y costará
menos energía arrancarlos.

-En un mismo período, en general, aumenta a medida que
nos desplazamos hacia la derecha, ya que los elementos allí
situados tienen tendencia a ganar electrones y por lo tanto
costará mucho más arrancarlos que a los de la izquierda
que, al tener pocos electrones en la última capa les costará
mucho menos perderlos.

 La energía de disociación de enlace es una
manera de medir la fuerza de un enlace
químico. Se puede definir como la energía que
se necesita para disociar un enlace mediante
homólisis.
 CH3CH2-H → CH3CH2 + HD0 = ΔH = 101,1
kcal/mol (423.0 kJ/mol)

 Este tipo de enlaces se da entre átomos de dos o mas
elementos, este tipo de enlaces a su vez se divide en tres
tipos diferentes, cada uno con propiedades diferentes a los
otros, estos son:
 ENLACE IONICO: Este tipo de enlace se da entre un
elemento metal y un no metal, en él, el elemento metal cede
electrones al no metal, con esto el no metal llena su ultimo
orbital y el metal queda con su ultimo orbital completo, con
esto, ambos alcanzan la estabilidad.
 CARACTERISTICAS DE LOS COMPUESTOS FORMADOS
POR ENLACES IONICOS: Son sólidos, son buenos
conductores del calor y la electricidad Tienen altos puntos
de fusión y ebullición, se disuelven fácilmente en agua

 ENLACE COVALENTE Este tipo de enlace se da entre
elementos no metales, en el los átomos lo forman
comparten los electrones de su ultimo orbital con los
otros átomos para que así alcancen la estabilidad. En
este tipo de enlace, los átomos no ganan ni pierden
electrones, los comparten.
 CARACTERISTICAS DE LOS COMPUESTOS
FORMADOS POR ENLACES COVALENTES: Se
pueden presentar en cualquier estado de agregación de
la materia. Son malos conductores del calor y la
electricidad. Tienen puntos de fusión y ebullición
relativamente bajos. Son solubles en diversos solventes
pero no en el agua.

 El enlace intermolecular es la unión que como
resultado de las fuerzas de carácter electrostático
que se establecen entre las moléculas, consigue
mantenerlas unidas en una red cristalina.
 -Enlace de hidrógeno: Enlace que se establece entre
un átomo de H de una molécula, que por ir unido
a F, O ó N (los 3 átomos más electronegativos)
tiene una gran densidad de carga positiva, y un
átomo de F, O ó N de otra molécula que tendrá
una gran densidad de carga negativa.

 En una reacción exotérmica la energía contenida en los reactivos
es mayor que la requerida en la formación de los productos, por
esta razón la energía no utilizada se libera.

 En el caso de una reacción endotérmica la cantidad de energía
contenida en los reactivos es menor, con respecto a la necesaria
para la formación de los productos, por esta razón es necesario
suministrar constantemente energía del entorno para que la
reacción progrese.

 A relación entre la velocidad de reacción y la energía de
activación se puede ilustrar gráficamente por medio de un
diagrama de energía potencial de una reacción.
Este diagrama es la gráfica de energía potencial vs la coordenada
de reacción, que a su vez representa el progreso de la reacción
según pasa de reactantes a productos. La siguiente figura
muestra un diagrama típico:

 A lo largo de la curva de energía potencial, el
estado de transición representa el punto de más
alta energía y, por ende, el más difícil de
alcanzar. La velocidad de formación del
complejo activado determinará la velocidad
total de la reacción

 Una reacción química se produce mediante colisiones eficaces
entre las partículas de los reactivos, por tanto, es fácil deducir que
aquellas situaciones o factores que aumenten el número de estas
colisiones implicarán una mayor velocidad de reacción. Veamos
algunos de estos factores.

 Al aumentar la temperatura, también lo hace la velocidad a la que
se mueven las partículas y, por tanto, aumentará el número de
colisiones y la violencia de estas. El resultado es una mayor
velocidad en la reacción. Se dice, de manera aproximada, que por
cada 10 °C de aumento en la temperatura, la velocidad se duplica.
 Esto explica por qué para evitar la putrefacción de los alimentos
los metemos en la nevera o en el congelador. Por el contrario, si
queremos cocinarlos, los introducimos en el horno o en una
cazuela puesta al fuego.

 En general, las reacciones entre gases o entre sustancias en
disolución son rápidas ya que las mismas están finamente
divididas, mientras que las reacciones en las que aparece un sólido
son lentas, ya que la reacción sólo tiene lugar en la superficie de
contacto.
 Si en una reacción interactúan reactivos en distintas fases, su área
de contacto es menor y su rapidez también es menor. En cambio,
si el área de contacto es mayor, la rapidez es mayor.
 Si los reactivos están en estado líquido o sólido, la pulverización,
es decir, la reducción a partículas de menor tamaño, aumenta
enormemente la velocidad de reacción, ya que facilita el contacto
entre los reactivos y, por tanto, la colisión entre las partículas.
 Por ejemplo, el carbón arde más rápido cuanto más pequeños son
los pedazos; y si está finamente pulverizado, arde tan rápido que
provoca una explosión.

 Dependiendo del tipo de reactivo que intervenga, una
determinada reacción tendrá una energía de activación:
-Muy alta, y entonces será muy lenta.
-Muy baja, y entonces será muy rápida.
 Así, por ejemplo, si tomamos como referencia la oxidación de los
metales, la oxidación del sodio es muy rápida, la de la plata es
muy lenta y la velocidad de la oxidación del hierro es intermedia
entre las dos anteriores.
 Otro ejemplo, las reacciones en las que no hay reajuste de enlaces,
como en algunas reacciones redox en las que solo hay intercambio
de electrones entre iones son rápidas, mientras que las reacciones
en las que hay ruptura y formación de enlaces son lentas.

 Si los reactivos están en disolución o son gases
encerrados en un recipiente, cuanto mayor sea su
concentración, más alta será la velocidad de la reacción
en la que participen, ya que, al haber más partículas en
el mismo espacio, aumentará el número de colisiones.
 El ataque que los ácidos realizan sobre algunos metales
con desprendimiento de hidrógeno es un buen
ejemplo, ya que este ataque es mucho más violento
cuanto mayor es la concentración del ácido.

 Los catalizadores son sustancias que aumentan o disminuyen la
rapidez de una reacción sin transformarse. La forma de acción de
los mismos es modificando el mecanismo de reacción, empleando
pasos elementales con mayor o menor energía de activación. En
ningún caso el catalizador provoca la reacción química; no varía
su calor de reacción. Los catalizadores se añaden en pequeñas
cantidades y son muy específicos; es decir, cada catalizador sirve
para unas determinadas reacciones. El catalizador se puede
recuperar al final de la reacción, puesto que no es reactivo ni
participa en la reacción.

 La teoría de las colisiones propuesta por Max Trautz y William
Lewis en 1916 y 1918, Esta teoría está basada en la idea que
partículas reactivas deben colisionar para que una reacción ocurra,
pero solamente una cierta fracción del total de colisiones tiene la
energía para conectarse efectivamente y causar transformaciones
de los reactivos en productos. Esto es porque solamente una
porción de las moléculas tiene energía suficiente y la orientación
adecuada (o ángulo) en el momento del impacto para romper
cualquier enlace existente y formar nuevas.
Partículas de diferentes elementos reaccionan con otras por
presentar energía de activación con que aciertan las otras. Si los
elementos reaccionan con otros, la colisión es llamada de suceso,
pero si la concentración de al menos uno de los elementos es muy
baja, habrá menos partículas para otros elementos reaccionar con
aquellos y la reacción irá a suceder mucho más lentamente.

 Los átomos de las moléculas de los reactivos están siempre en
movimiento, generando muchas colisiones (choques). Parte de
estas colisiones aumentan la velocidad de reacción química.
Cuantos más choques con energía y geometría adecuada exista,
mayor la velocidad de la reacción

 Existen diversos factores capaces de modificar el estado de
equilibrio en un proceso químico, como son: la temperatura,
la presión (afectando al volumen) y las concentraciones.
 La influencia de estos tres factores se puede predecir, de una
manera cualitativa por el Principio de Le Chatelier, que
dice lo siguiente:
 Si en una reacción química en equilibrio se modifican la
presión, la temperatura o la concentración de alguna de las
especies reaccionantes, la reacción evolucionará en uno u
otro sentido hasta alcanzar un nuevo estado de equilibrio.
 Este principio es equivalente al principio de la conservación
de la energía.

 Es la única variable que, además de influir en el equilibrio,
modifica el valor de su constante.
 Si una vez alcanzado el equilibrio se aumenta la
temperatura, el sistema se opone a ese aumento de energía
calorífica desplazándose en el sentido que absorba calor; es
decir, hacia el sentido que marca la reacción endotérmica.
 Aquí debemos recordar que en las reacciones químicas
existen dos tipos de variación con la temperatura:
Exotérmica: aquella que libera o desprende calor.
Endotérmica: aquella que absorbe el calor.
 Es importante hacer notar que a bajas temperaturas, la
reacción requiere más tiempo, debido a que bajas
temperaturas reducen la movilidad de las partículas
involucradas. Para contrarrestar este efecto se utiliza un
catalizador para acelerar la reacción.

 Respecto a los catalizadores, se ha determinado
que estos no tienen ningún efecto sobre la
concentración de los reaccionantes y de los
productos en equilibrio. Esto se debe a que si
un catalizador acelera la reacción directa
también hace lo mismo con la reacción inversa,
de modo que si ambas reacciones se aceleran en
la misma proporción, no se produce ninguna
alteración del equilibrio.

 Si aumenta la presión la reacción se desplazará hacia
donde exista menor número de moles gaseosos, para
así contrarrestar el efecto de disminución de volumen,
y viceversa.
 Lógicamente, en el caso de que las cantidades de moles
gaseosos sean iguales para cada lado de la ecuación, no
se producirán cambios, es decir que el equilibro no se
desplazará. También se puede aumentar la presión del
sistema sin afectar el equilibrio agregando un gas
noble.

 Un aumento en la concentración de uno de los
reactivos hace que el equilibrio se desplace
hacia la formación de productos, y a la inversa
en el caso de que se disminuya dicha
concentración. Y un aumento en la
concentración de los productos hace que el
equilibrio se desplace hacia la formación de
reactivos, y viceversa en el caso de que se
disminuya.

 http://www.quimicayalgomas.com/quimica-general/equilibrio-quimico/
 http://prepa8.unam.mx/academia/colegios/quimica/infocab/unidad223.html
 http://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_de_activaci%C3%B3n
 http://elfisicoloco.blogspot.mx/2012/11/factores-que-afectan-la-velocidad-de.
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