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Generalidades del equilibrio químico - Coggle Diagram
Generalidades del equilibrio químico
El equilibrio químico.
El equilibrio químico es un estado en el que un sistema reaccionante no muestra cambios con el tiempo, a pesar de que las sustancias presentes siguen reaccionando entre sí.
Solo puede existir en un sistema cerrado que permite el contacto entre reactivos y productos.
Es importante para predecir las condiciones de presión, temperatura y concentración para aumentar el rendimiento de una reacción química.
Se clasifica según el tipo de sistema (homogéneo o heterogéneo), la dirección de la reacción (directa o inversa) y la reversibilidad.
Sistemas heterogéneos: el estado físico de las especies participantes en una reacción varía.
Ejemplo:
Reacción directa: Es el paso de los reactivos a los productos.
Ejemplo: Es el paso de los reactivos a los productos
Sistemas homogéneos: todos los elementos o especies químicas participantes en la reacción
presentan el mismo estado físico.
Ejemplo:
Reacción inversa: es el paso de los productos a los reactivos. No es correcto invertir el sentido de la recha en la reacción química. Normalmente la reacción inversa no se produce si la reacción no es reversible.
Ejemplo: para le siguiente sistema, indique Reacción Directa e Inversa.
Sistema Reversible: es un proceso que, una vez que ha tenido lugar, puede ser invertido
(recorrido en sentido contrario) sin causar cambios ni en el sistema ni en sus alrededores. En las
reacciones químicas se indica la reversibilidad a través de la doble flecha.
Ejemplo:
Sistema irreversible: es un proceso que no es reversible. Los estados intermedios de la
transformación no son de equilibrio. La reacción química se presenta con una dirección determinada
para el avance de esta.
Ejemplo:
Ley de acciones de masas y constantes de equilibrio.
Ley de acción de las masas: es un modelo matemático que explica y predice el comportamiento de
las disoluciones de equilibrio dinámico.
Esto puede ser descrito con dos aspectos:
1) El aspecto de equilibrio químico, en relación con la composición de una mezcla de reacción
en el equilibrio.
2) El aspecto cinético, igualdad de velocidad entre reactivos y productos.
La ley de masas o ley de acciones de masas establece que:
para una reacción química reversible en equilibrio a una temperatura constante, una determinada de concentraciones entre productos y reactivos elevados a sus coeficientes estequiométricos correspondientes, tienen un valor constante. A esta constante se le llama Constante de Equilibrio.
El equilibrio químico se produce cuando:
Ocurren reacciones opuestas a la misma velocidad.
Los productos y los reactivos no escapan del sistema.
La concentración de todos los reactivos y productos dejan de cambiar.
la constante de equilibrio se escribe como:
Keq, está dada para una reacción reversible a temperatura
constante. Describe la relación de reactivos y productos.
La ley de Acción de Masas expresa la relación entre reactivos y productos en equilibrio (relación
estequiométrica):
Donde:
A, B,C, D: especies químicas participantes.
a, b, c, d: coeficientes de la ecuación químicamente balanceada.
Reacción inversa: C + D → A + B (k reacción inversa)
En equilibrio la velocidad directa es igual a la velocidad inversa.
Por lo tanto, se establece la siguiente ecuación:
Velocidad de reacción directa = velocidad de reacción inversa
Considerando, que la constante de equilibrio varía con la temperatura.
Reacción directa: A + B → C + D (k reacción directa)
Importante.
La concentración de los sólidos es expresada en fracción molar, y cuando son puros la
fracción molar es 1. Cuando un disolvente forma parte de la ecuación química y los reactivos se encuentran muy diluidos la concentración del disolvente no cambia por lo tanto se incorpora a la constante de equilibro.
significado para la constante de equilibrio
Para una reacción
La reacción directa es la más eficiente.
Para una reacción.
La reacción directa no es eficiente, la dirección de la reacción es hacia los reactivos.
Tipos de constante de equilibrio: se refieren al tipo de reacción que sucede.
c) Precipitado (producto de solubilidad): Kps
d) Autoprotólisis del agua: Kw
b) Base débil: Kb
e) Gases: Kp (usando presiones parciales), Kc (usando molaridad)
a) Ácido débil: Ka
Principio de Le Châtelier:
El principio de Le Châtelier establece que un sistema en equilibrio reaccionará para contrarrestar cualquier cambio externo, como cambios en la concentración, temperatura o presión.
factores que afectan el equilibrio
Aumentar o disminuir la concentración
Si disminuye la concentración de una especie química involucrada (o se extrae) de la reacción,
el sistema procederá en sentido que se restaure (aumente) la especie en cuestión.
Si se aumenta la concentración de una especie química involucrada en la reacción, el sistema
procederá en sentido que se consuma la especie añadida.
Cambio de volumen o presión (funciona para gases): para entender este efecto, se debe comprender
el concepto “número de moles”, n. Para una reacción en fase gaseosa:
caso 1
Menor volumen o mayor presión: menos espacio y menos moléculas.
Todas las reacciones deben estar balanceadas estequiométricamente y llevarse a cabo en un sistema
cerrado.
↓V ó ↑P, el equilibrio evoluciona en sentido donde hay menor número de moles.
caso 2
Mayor volumen o menor presión: más espacio y más moléculas.
Todas las reacciones deben estar balanceadas estequiométricamente y llevarse a cabo en un
sistema cerrado.
↑V ó ↓P, el sistema evoluciona en el sentido que aumente el número de moles de gas.
Efecto de la temperatura
La entalpía (simbolizada con al letra H) se utiliza para clasificar las reacciones químicas según si liberan o absorben energía. Esta magnitud termodinámica es el flujo de energía térmica en procesos químicos a presión constante, donde el único trabajo es de presión-volumen. La entalpía es útil para analizar reacciones que aumentan el volumen del sistema, manteniendo constante la presión y generando trabajo mecánico sobre el entorno, lo que resulta en una pérdida de energía.
Reacción exotérmica
las reacciones químicas que liberan calor se denominan exotérmicas, en estas reacciones la entalpía final es menor a la entalpía inicial, por esta razón el ∆H se le asocia un signo negativo.
Reacción endotérmica
si la entalpía de reacción es positiva significa que, durante el transcurso de la reacción, el sistema absorbe calor del entorno, por lo tanto, se clasifica para la reacción como endotérmica.
