Post on 13-Feb-2015
ECUACION DE VAN´T HOFFECUACION DE VAN´T HOFF
El equilibrio en lasEl equilibrio en lasreacciones químicasreacciones químicas
Reacciones químicas
¿Cuánto se produce?¿Cuánto reacciona?
¿Desprende o absorbe calor?¿Cuánto calor?
Tema 2Estequiometría
Tema 3Termoquímica
Tema 4Espontaneidad
¿Por qué se produce?¿En qué dirección?
Tema 5Equilibrio
¿Cuándo se alcanza?¿Cómo modificarlo?
Tema 11Cinética
¿Cómo de rápido va?¿Cómo acelerarla?
Tipos
Tema 6Eq. de fases
Tema 9: Eq. solubilidad
Tema 8: Eq. ácido-base
Tema 10: Eq. redox
Tema 7Disoluciones
Equilibrios
• Gases• Sólid/líquidos• En disolución
Mecánico Térmico
Material
Equilibrio de fases
Equilibrio químico
CONTENIDOCONTENIDO
1.- Aspectos básicos del equilibrio químico.
2.- Condición general del equilibrio químico.
3.- Equilibrio químico en sistemas gaseosos ideales.
4.- Equilibrios heterogéneos.
5.- Variación de la constante de equilibrio con la temperatura.
6.- Respuesta del equilibrio a un cambio de condiciones. Principio de Le Châtelier.
ASPECTOS BÁSICOS DEL EQUILIBRIOASPECTOS BÁSICOS DEL EQUILIBRIOQUÍMICO.QUÍMICO.11
Estado de equilibrio: estado en que la composición del sistema permanece fija.
• Equilibrio dinámico.• Los sistemas evolucionan espontáneamente hacia un estado de equilibrio.• Las propiedades del estado de equilibrio son las mismas, independientemente de la dirección desde la que se alcanza.
1.1. Perspectiva cualitativa.1.1. Perspectiva cualitativa.
1.2. Perspectiva cuantitativa.1.2. Perspectiva cuantitativa.
Ley de acción de masas
aA + bB cC + dD
constante
BA
DCba
dc
CONDICIÓN GENERAL DELCONDICIÓN GENERAL DELEQUILIBRIO QUÍMICO.EQUILIBRIO QUÍMICO.22
A P y T constantes, el sentido del cambio espontáneo es el sentidode la disminución de G.
[Tema 4]Proceso espontáneo: G < 0
reacprod
)reac(GG(prod)G
Inicio: G < 0 reacprod
)reac(GG(prod)
Equilibrio: Equilibrio: G = 0G = 0
reacprod
)reac(GG(prod)
[Tema 4]
EQUILIBRIO QUÍMICO EN SISTEMASEQUILIBRIO QUÍMICO EN SISTEMASGASEOSOS IDEALES.GASEOSOS IDEALES.33
BADCreacprod
GGGG)reac(GG(prod)G badc
EQUILIBRIO HOMOGÉNEO
Para una mezcla de gases ideales:Pº
PlnRTGG io
ii [Levine, pg 175-177]
Pº
PlnRT
Pº
PlnRT
Pº
PlnRT
Pº
PlnRTGGGGG BADCo
BoA
oD
oC badcbadc
ba
dc
PºP
PºP
PºP
PºP
lnRTGºGBA
DC
Isoterma de reacción
QlnRTGºG
Q : Cociente de reacción
0
PºP
PºP
PºP
Pº
P
lnRTGºG
eq
BA
DC
ba
dc
Cuando lleguemos al equilibrio: G = 0
KpºConstante de equilibrio
termodinámica(adimensional)
op
op KlnRTºG;0KlnRTGº
RT/ºGopK e
RT/ºGopK e
Consecuencias:
• Si Gº >> 0 ; Kpº << 1 : poca tendencia r p
• Si Gº << 0 ; Kpº >> 1 : mucha tendencia r p
• Kpº > 0 y depende de Gº
• Gº sólo depende de T; Kpº también.
• Disponemos de dos formas de determinar Kpº
RT/ºGopK e
eq
BA
DC
op
PºP
PºP
PºP
Pº
P
K
ba
dc
¿Hacia dónde evoluciona la reacción?
QlnRTGºG
opKlnRTºG
op
op K
lnRTlnRTKlnRTGQ
Q
• Si Q < Kpº G < 0 r p espontánea
• Si Q > Kpº G > 0 r p no espontánea(p r espontánea)
• Si Q = Kpº G = 0 Equilibrio
Otras expresiones de la constante de equilibrio
ba
dc
ba
dc
ba
dc
Pº1
Pº1
Pº1
Pº1
PP
PP
PºP
PºP
PºP
Pº
P
KeqBA
DC
eq
BA
DC
op
Kp
(dimensional) (Pº)-n
En función de las concentraciones: [Petrucci, pg 635]
Kp = Kc (RT)n ba
dc
BA
DCK c
Si n = 0 Kpº = Kp = Kc
EQUILIBRIOS HETEROGÉNEOS.EQUILIBRIOS HETEROGÉNEOS.44Aquéllos en los que las sustancias están en fases distintas
p.ej.: CaCO3 (s) CaO (s) + CO2 (g)
La situación de equilibrio no se ve afectada por la cantidad desólido o líquido, siempre y cuando estas sustancias estén presentes.
La constante de equilibrio es independiente de las cantidadesde sólidos y líquidos en el equilibrio.
CaCO3 (s) CaO (s) + CO2 (g) Kc = [CO2]
VARIACIÓN DE LA CONSTANTE DEVARIACIÓN DE LA CONSTANTE DEEQUILIBRIO CON LA TEMPERATURA.EQUILIBRIO CON LA TEMPERATURA.55
¿Cómo podemos modificar la situación de equilibrio?
Q = Kpº
Cambiando la constante de equilibrio
1 2
Cambiando Q
2
opo
pop T
ºGTT
ºG
R
1
T
Kln;
T
ºG
R
1Kln;KlnRTºG
dd
d
d
ºST
ºG;ºSTºHºG
d
d22
op
RT
ºSTºG
T
ºGSºT
R
1
T
Kln
d
d
2
op
RT
ºH
T
Kln
d
d Ecuación de van’t Hoff
Cambiando la temperatura
Cambiando la constante de equilibrio1
2
op
RT
ºH
T
Kln
d
d
2
1
2op
1op
TT 2
)T(K
)T(K
op T
RT
ºHKln dd
[http://nobelprize.org/chemistry/laureates/1901/index.html]
Jacobus Henricus van’t Hoff(1852-1911)
“En reconocimiento a los extraodinarios servicios que haprestado con el descubrimiento de las leyes de la dinámicaquímica y la presión osmótica en disoluciones”.
1901Primer premio Nobelde Química
211op
2op
T
1
T
1
R
ºH
)T(K
)T(Kln
SiHº = cte
Ecuación integradade van’t Hoff
Consecuencias:
211op
2op
T
1
T
1
R
ºH
)T(K
)T(Kln
a) Si Hº > 0 (endotérmica)
Tomemos T2 > T1
0R
ºH
0T
1
T
1
21
)T(K)T(K;0)T(K
)T(Kln 1
op2
op
1op
2op
T Kpº
Al aumentar T se favorece la formación de productos.Se desplaza hacia la derecha.
b) Si Hº < 0 (exotérmica)
Consecuencias:
211op
2op
T
1
T
1
R
ºH
)T(K
)T(Kln
Tomemos T2 > T1
0R
ºH
0T
1
T
1
21
)T(K)T(K;0)T(K
)T(Kln 1
op2
op
1op
2op
T Kpº
Al aumentar T se favorece la formación de reactivos.Se desplaza hacia la izquierda.
c) Si Hº = 0
Consecuencias:
211op
2op
T
1
T
1
R
ºH
)T(K
)T(Kln
Tomemos T2 > T1
)T(K)T(K;0)T(K
)T(Kln 1
op2
op
1op
2op
La constante de equilibrio no cambia con T
RESPUESTA DEL EQUILIBRIO A UNRESPUESTA DEL EQUILIBRIO A UNCAMBIO DE CONDICIONES.CAMBIO DE CONDICIONES.PRINCIPIO DE LE CHÂTELIER.PRINCIPIO DE LE CHÂTELIER.66
Cambiando el resto de factores(moles de reactivos, productos, P, V,...)
Cambiando Q2
¿Cómo podemos modificar la situación de equilibrio?
Principio de Le ChâtelierPrincipio de Le Châtelier
“Si un sistema químico que está enequilibrio se somete a una perturbaciónque cambie cualquiera de las variablesque determina el estado de equilibrio,el sistema evolucionará para contrarrestarel efecto de la perturbación”.
Henri Louis Le Châtelier(1850-1936)
6.1. Efecto de un cambio de temperatura (a P cte)6.1. Efecto de un cambio de temperatura (a P cte)
• Si Hº > 0 (endotérmica): T se desplazará a la derecha
• Si Hº < 0 (exotérmica): T se desplazará a la izquierda
6.2. Efecto de la adición/sustracción de moles de6.2. Efecto de la adición/sustracción de moles de reactivos o productos gaseosos (a T y V ctes) reactivos o productos gaseosos (a T y V ctes)
[reac]
[prod];
[reac]
[prod]K
eq
eqc Q
• Si agrego productos: Q > Kc se desplazará a la izquierda• Si agrego reactivos: Q < Kc se desplazará a la derecha
6.3. Efecto de un cambio de volumen (a T cte)6.3. Efecto de un cambio de volumen (a T cte)
6.4. Efecto de la presión total (a T cte)6.4. Efecto de la presión total (a T cte)
La disminución de V conlleva que la concentración total demoléculas aumente. El sistema tenderá a reducirla.
Se desplaza hacia donde haya un menor número de moles gaseosos
Un aumento de P tiene el mismo efecto que una disminución de V
Se desplaza hacia donde haya un menor número de moles gaseosos
6.5. Adición de un gas inerte (a T y V ctes)6.5. Adición de un gas inerte (a T y V ctes)
6.6. Adición de un catalizador6.6. Adición de un catalizador
No altera el equilibrioV/n
V/n
[reac]
[prod]
reac
prod
No afecta al equilibrio
6.7. Adición de un reactivo/producto sólido o líquido6.7. Adición de un reactivo/producto sólido o líquido
No altera el equilibrio