Equilibrio Químico
Tipos de Reacciones Químicas
Homogéneas y heterogéneas
2() + 32() → 23()
2 2()
1
→ 2 () + 2()
2
Endotérmicas o exotérmicas
Fe2O3 + 2Al --> 2 Al2O3 + 2Fe + Calor
NH3 + H2O + Calor --> NH4OH
Tipos de Reacciones
Reversibles e irreversibles
Una reacción reversible es aquella donde los productos de la
reacción vuelven a combinarse para generar los reactivos.
Las reacciones de combustión son irreversibles:
CH4 + 2O2 + Calor --> CO2 + 2H2O
Las reacciones irreversibles se estudian mediante cinética
Las reacciones reversibles se estudian mediante equilibrio químico
Equilibrio Químico
El equilibrio químico es el estado de un sistema donde la concentración de
reactivos y productos no varía con respecto al tiempo.
Toda reacción reversible llega a equilibrio químico si se le permite reaccionar
por un largo tiempo
El equilibrio químico es dinámico, donde se crea la misma cantidad de reactivos
y productos
Ejemplo: En un sistema cerrado que contiene agua y aire, el agua se va a
evaporar hasta saturar el aire presente, en este momento el vapor de gas
empieza a condensar y retornar a estado líquido. Cuando los procesos de
condensación y de evaporación produzcan la misma cantidad de materia, se crea
un ciclo que llamamos equilibrio dinámico
Equilibrio Químico
Un sólido en un sistema cerrado en contacto con agua se disolverá hasta saturar la solución
creando el equilibrio.
Un sólido Soluble en
agua comienza a
disolverse
Luego de un periodo
de tiempo, el sólido
disuelto vuelve a
recombinarse y
precipitar.
Finalmente el sólido
disuelto precipita a la
miasma velocidad que
la fase sólida se
disuelve
Equilibrio Químico
aA +bB = cC + dD
Ecuaciones reversible se escriben con una fleche doble
(=) que indica que la reacción ocurre en ambas
direcciones
Las tasas de las reacciones derecha izquierda depende
de las condiciones ambientales del sistema y la
presencia o ausencia de un catalizador
Según nuestros estudios cinéticos, se ve que las tasa
iniciales de reacción son las más pronunciadas y que la
tasa disminuye desde este momento
Equilibrio Químico
Cuando el sistema esta en equilibrio:
-las tasas de reacciones derecha e izquierda tienen la misma tasa de reacción
-no existe un cambio en las concentraciones entre los reactivos y los productos
-no se observa un cambio en las propiedades macroscópicas de la solución,
densidad, color
-El estudio se puede hacer tomando observando cualquier reacción derecha a
izquierda
-El equilibrio es dinámico
-Cualquier cambio en las condiciones como temperatura, presión, concentración
de reactivos o productos puede afectar el equilibrio
Equilibrio Químico
Ley o Expresión de Equilibrio
Si dos reacciones químicas se encuentran en equilibrio; la tasa de la reacción de izquierda a
derecha debe ser igual a la tasa de la reacción de derecha a izquierda
k2[D]d[C]c = k1[A]a[B]b
1
 
=
2
 

 
 =
 




Kc = Constante de
Equilibrio
Equilibrio Químico
Para estudiar reacciones en equilibrio debemos conocer la posición del
equilibrio.
La ley de equilibrio químico nos dice que a temperatura constante, la relación
entre las concentraciones de los productos y los reactivos es constante. Esta
constante, llamada constante de equilibrio se denomina Kc.
Kc no tiene unidades y la magnitud de la misma nos da información sobre la
posición de equilibrio
Un Kc muy grande >>1, nos dice que a la temperatura determinada los productos
son más dominantes que los reactivos. Esto quiere decir que existen mas
productos en solución que reactivos. Lo inverso también es verdad Kc<<1
EQUILIBRIO QUÍMICO
La ley de equilibrio establece que a una temperatura y presión determinada, la
relación entre el producto de las concentraciones molares de los productos de la
reacción elevadas a su coeficiente estequiométrico; y el producto de las
concentraciones de los reactivos es constante.
Esta constante es Kc, donde la “c” indica que se están utilizando los valores de
concentración de los productos y reactivos.
Ejemplo:
O2(g) + 4 HCl(g) = 2 H2O(g) + 2 Cl2(g)
2  2 2 2
 =
2  4
EQUILIBRIO QUÍMICO
Convenciones para Escribir las Expresiones de Equilibrio
Se deben tomar en cuenta las siguientes convenciones para escribir
las expresiones de equilibrio de soluciones homogéneas.
1. En soluciones acuosas la concentración del solvente, agua, no
aparece en la expresión de equilibrio. Se asume que la
concentración del solvente no cambia durante la reacción
2. Si la reacción se lleva a cabo en una solución no-acuosa, la
concentración de agua debe escribirse en la expresión
EQUILIBRIO QUÍMICO
Escriba las expresiones de equilibrio de las siguientes reacciones:
A) Fe3+(aq) + SCN- (aq) = Fe[SCN]2- (aq)
B) CH3OH (aq) + C3H7COOH (aq) = C3H7COOCH3 (aq) + H2O (l)
C) N2 (g) + 3H2 (g) = 2NH3 (g)
D) ½ N2 (g) + 3/2 H2 (g) = NH3 (g)
E) ClNO2 (g) + NO (g) = NO2 (g) + ClNO(g)
F) 4NH3 (g) + 5O2 (g) = 4NO (g) + 6H2O(g)
EQUILIBRIO QUÍMICO
Determinación de la Constante de Equilibrio
Para la reacción Homogénea:
H2(g) + I2(g) = 2HI(g)
[H2(g)] = 0.300
[I2(g)] = 0.300
[HI(g)] = 3.00
¿Cual es la expresión de equilibrio y cual es el valor de Kc?
EQUILIBRIO QUÍMICO
1- La constante de equilibrio de la reacción entre el hidrogeno y cloro gaseoso a
298 K es 2.40 x1033. Calcule la constante de equilibrio de la reacción inversa
(descomposición del cloruro de hidrogeno).
H2(g) + Cl2(g) = 2 HCl (g)
2- La constante de equilibrio para la reacción entre N2O4 y NO2 es 7.7 x 10-4 a
273 K.
N2O4 (g) = 2NO2(g)
Calcule la constante de equilibrio para la reacción
½ N2O4 (g) = NO2 (g)
EQUILIBRIO QUÍMICO
Como Cambia la constante de squilibrio según el cambio en la expression de la reacción:
Cambio en la expression
de la reacción
Reacción inversa
Expresión de la Constante
Inverso de la constante
Dividir coeficientes por dos Raíz cuadrada de la
constante
Multiplicar Coeficientes
por dos
Elevar el coeficiente al
cuadrado
Sumar ecuaciones
El productod de las
expresiones
Constante de Equilibrio
1/Kc

2
Kc=Kc1 x Kc2 x Kc3…..
EQUILIBRIO QUÍMICO
Efecto de los cambios en la condiciones experimentales sobre la constant de equilibrio
Condición a Cambiar
Posición de Equilibrio
Kc
Concentración de los
productos o reactivos
Cambia como respuesta al
cambio en concentración
molar del product o
reactivo
No cambia
Presión
Para reacciones en estado
gaseoso un cambio en la
presión afecta la posición
de equilibrio
No Cambia
Temperatura
Usualmente cambia: la
dirección del cambio
depende si la reacción es
exotermica o endotermica
Cambia
Al menos que DH = 0
Catalizador
No cambia
No cambia
Equilibrio Químico
El Principio de Le Chatelier
Nos describe la como de cambiar las condiciones de la reacción afecta a la
constante de equilibrio
Si se realiza un cambio a un sistema que esta en equilibrio, el balance de las
reacciones derecha e izquierda variará para amortiguar el cambio y regresar el
sistema a equilibrio.
Un cambio en concentración de los reactivos o productos no resulta en un
cambio de la constante Kc.
El punto de equilibrio va a cambiar como respuesta al cambio en concentración
para retornar a Kc hasta su valor original.
Equilibrio Químico
Como afecta el cambio de presión a las reacciones en estado gaseoss
4HCl(g) + O2(g) = 2H2O(g) + 2Cl2
En esta reacción existe un total de 5 moles reaccioando para formar
4 moles de productos. En este Sistema gaseoso un aumento en la
presión del sistema causará que la reacción de izquierda a derecha
sea favorecida. De la misma forma un disminución de la presión
causaría que la reaccion de derecha a izquierda sea favorecida. ¿Por
qué?
Como Afecta la temperature a la Constanate de Equilibrio
N2(g) + 3H2(g) = 2 NH3(g)
DH=-92 kJ
En esta reacción se libera energía (exotérmica), así que el calor forma parte de
los productos.La reacción inversa es entonces endotérmica.
Si el Sistema llega a equilibrio entonces no existe un cambio neto en la energía
del Sistema.
Aumento de temperature:
Disminución de temperature:
Equilibrio Químico
Resumen de efecto de temperature a las reacciones
Tipo de Reacción
Cambio en
Temperatura
Posición de Equilibrio
Constante de
Equilibrio
Aumentar
Hacia la izquierda, favorece a Disminuye su
los reactivos
valor
Disminuir
Se mueve hacia la derecha,
favorece a los productos
Aumenta su
valor
Aumentar
Se mueve hacia la derecha,
favorece a los productos
Aumenta su
valor
Disminuir
Hacia la izquierda, favorece a Disminuye su
los reactivos
valor
Exotérmica
Endotérmica
Equilibrio Químico
Efecto de un catalizador al equilibrio
Un catalizador altera la ruta por donde ocurre la reacción, reduciendo el valor de
la energía de activación y accelrando la misma. En una reacción reversible
ambas reacciones izquierda a derecha y Deracha a izquierda, son afectadas de la
misma forma y sus konstantes cineticas aumentan con el mismo valor, por lo que
la posición del equilibrio no es afectada.
Equilibrio Químico
Cociente d euna Reacción (Q)
Si una reacción no ha llegado al equilibrio, la division del product de los
productos y el product de los reactivos, no igualará a Kc.
Este valor calculado se llama el Cociente de la reacción (Q) y nos ayuda a
determinar el progreso de la reacción mientras se acerca al equilibrio y nos
ayuda a determiner cual de las reacciones es más favorecida en el Sistema.
Q > Kc
la concentración de los productos es mayor en este momento que la
concentración de estos en el punto de equilibrio, la reacción de derecha a
izquierda es favorecida hasta llegar al equilibrio
Q < Kc
la concentración de los reactivos es mayor en este momento que la
concentración de estos en el punto de equilibrio, la reacción de izquierda
a derecha es favorecida hasta llegar al equilibrio
Q = Kc
La reacción esta en equilibrio
TOK
Terminología Científica: los términos y símbolos son específicos para
prevenir problemas de entendimiento entre diferentes culturas
Pensamiento Científico: se utiliza la deducción lógica y la inducción
mediante analogías para describer y explicar conceptos
Matemáticas como herramienta en la Ciencia (¿quién vino primero?)
Perspectiva científica: macroscopica vs microscopica (modelos y
teorías)
Desarrollo tecnológico: Proceso de Haber
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