La evaluación desde la existencia del equilibrio químico en una reacción

INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL

UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE INGENIERIA Y CIENCIAS SOCIALES Y ADMINISTRATIVAS

INGENIERIA INDUSTRIAL

LAB. QUIMICA INDUSTRIAL

PRACTICA No. 5

PROF. ING. PLANOS LAUREIRO ANTONIO

ALUMNOS: RUIZ ROSAS BERNABE

RUIZ TRUJILLO ANA LAURA

ORTEGA ARROYO IAN STEVEN

SUAREZ ZAVALA CIRIACO ABRAHAM

MELO PEREZ UZIEL

SEC. 2IV36

Objetivo

El alumno experimentara a partir de datos experimentales la constante de equilibrio químico en función de las concentraciones en un sistema homogéneo a temperatura constante.

Alcance

Lograr calcular con los datos que obtendremos en el experimento la constante de la práctica de equilibrio químico y poder apreciar en que momento existe el equilibrio químico en la reacción.

Introducción

Existe una gran variedad de reacciones químicas, así como diversas formas de clasificarlas. Aquellas que transcurren con cambio de color o del estado físico de los reaccionantes y productos son más fáciles de seguir. En general, las reacciones que tienen lugar en disolución son mucho más rápidas que aquellas en las que los reactivos son sólidos; estas últimas se aceleran al elevar la temperatura y fundir alguno de los reactivos. Las reacciones entre iones son también mucho más rápidas que aquellas que implican ruptura de enlaces covalentes. Las reacciones ácido-base se pueden seguir realizando medidas del pH de la disolución y/o mediante otras reacciones que permiten seguir la variación del color de alguna de las especies, reactivo o producto, en función del pH.

Pocas reacciones químicas proceden en una sola dirección. Muchas de ellas son reversibles, al menos en cierto grado. Al inicio de un proceso reversible, la reacción procede hacia la formación de productos. Tan pronto como se forman algunas moléculas de productos, comienza el proceso inverso: estas moléculas reaccionan entre sí y forman moléculas de reactivo. El equilibrio químico se alcanza cuando las velocidades de las reacciones directa e inversa se igualan y las concentraciones de los reactivos y productos permanecen constantes.

Marco Teórico

Es una reacción que nunca llega a completarse, pues se produce simultáneamente en ambos sentidos (los reactivos forman productos, y a su vez, éstos forman de nuevo reactivos). Es decir, se trata de un equilibrio dinámico.

Cuando las concentraciones de cada una de las sustancias que intervienen (reactivos o productos) se estabiliza, es decir, se gastan a la misma velocidad que se forman, se llega al EQUILIBRIO QUÍMICO.

Ley de Acción de Masas

Constante de Equilibrio (KC)

Para una reacción cualquiera (a A + b B + .... Á c C + d D + ...) se define la constante de equilibrio (KC) de la siguiente manera:

siendo las concentraciones medidas en el equilibrio (no confundir con las concentraciones iniciales de reactivos y productos).

Se denomina constante de equilibrio, porque se observa que dicho valor es constante (dentro un mismo equilibrio) si se parte de cualquier concentración inicial de reactivo o producto.

En la reacción anterior: H2(g)+ I2(g) Á 2 HI (g)

El valor de KC, dada su expresión, depende de cómo se ajuste la reacción. Es decir, si la reacción anterior la hubiéramos ajustado como: ½ H2(g) + ½ I2(g) Á HI (g), la constante valdría la raíz cuadrada de la anterior.

La constante KC cambia con la temperatura.

¡ATENCIÓN!: Sólo se incluyen las especies gaseosas y/o en disolución. Las especies en estado sólido o líquido tienen concentración constante, y por tanto, se integran en la constante de equilibrio.

Constante de Equilibrio (KP).

Relación con KC.

En las reacciones en que intervengan gases es mas sencillo medir presiones parciales que concentraciones. Así en una reacción tipo: a A + b B Á c C + d D, se observa la constancia de Kp viene definida por:

En la reacción: 2 SO2(g) + O2(g) Á 2 SO3(g)

De la ecuación general de los gases: se obtiene:

Vemos, pues, que KP puede depender de la temperatura siempre que haya un cambio en el nº de moles de gases

donde Dn = incremento en nº de moles de gases (nproductos – nreactivos)

Grado de Disociación (a)

Se utiliza en aquellas reacciones en las que existe un único reactivo que se disocia en dos o más moléculas más pequeñas.

Es la fracción de un mol que se disocia (tanto por 1). En consecuencia, el % de sustancia disociada es igual a 100•a.

Ejemplo:

En un matraz de 5 litros se introducen 2 moles de PCl5(g) y 1 mol de PCl3(g) y se establece el siguiente equilibrio: PCl5(g) Á PCl3(g) + Cl2(g). Sabiendo que Kc (250 ºC) = 0,042; a) ¿cuáles son las concentraciones de cada sustancia en el equilibrio?; b) ¿cuál es el grado de disociación?

a) Equilibrio: PCl5(g) Á PCl3(g) + Cl2(g)

Moles inic.: 2 1 0

Moles equil. 2– x 1 + x x

conc. eq(mol/l)(2– x)/5 (1 + x)/5 x/5

Resolviendo

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