Calculo De Las Concentraciones

CÁLCULO DE LAS CONCENTRACIONES DE EQUILIBRIO

Si se conoce la constante de equilibrio para una reacción determinada, se pueden calcular las concentraciones de la mezcla en equilibrio a partir de las concentraciones iníciales.

Por ejemplo la constante de equilibrio (Kc) para el siguiente sistema:

Es 24,0 a 200ºC. Suponga que el inicio solo esta presente cis-estilbeno a una concentración de 0,850 mol/L. ¿Cómo se calcularían las concentraciones de cis-estilbeno y trans-estilbeno en equilibrio? De la estequiometria de la reacción se ve que por cada mol de cis-estilbeno transformado, se genera un mol de trans-estilbeno. Sea x la concentración de equilibrio de este compuesto en mol/L; por lo tanto, la concentración de cis-estilbeno debe ser (0,850-x)mol/L. Conviene resumir en una tabla los cambios de concentración de las especies como sigue:

Inicial (M) 0,850 0

Cambio (M) -x +x

Equilibrio (M) 0,850-x x

Un cambio positivo (+) representa un incremento de la concentración en el equilibrio y un cambio negativo (-) una disminución de esa concentración. A continuación se escribe la expresión de la constante de equilibrio.

Una vez resuelta x, se calculan las concentraciones en el equilibrio de cis-estilbeno y trans-estilbeno como sigue:

Para verificar los resultados, es posible usar las concentraciones de equilibrio y calcular Kc.

A continuación se resume el método descrito para resolver problemas de constante de equilibrio:

1. Exprese las concentraciones en el equilibrio de todas las especies en términos de las concentraciones iníciales y una sola variable x que representa el cambio de concentración.

2. Escriba la expresión de la constante de equilibrio en términos de las concentraciones en el equilibrio. Si se conoce el valor de la constante de equilibrio, despeje y obtenga el valor de x.

3. Una vez conocida x, calcule las concentraciones de equilibrio de todas las especies.

PRINCIPIO DE LE CHATELIER

Existe una regla general que ayuda a predecir la dirección en la que se desplazará una reacción en equilibrio cuando hay un cambio de concentración, presión, volumen o temperatura. Esta regla, conocida como principio de le Chatelier, establece que si se aplica una tensión externa a un sistema en equilibrio, el sistema se ajusta de tal manera que se cancela parcialmente dicha tensión. El termino “tensión” significa un cambio de concentración, presión, volumen o temperatura que altera el estado de equilibrio de un sistema. El principio de le Chatelier se utiliza para valorar los efectos de tales cambios.

Cambios en la concentración: Al aumentar las concentraciones de los productos el equilibrio se desplaza hacia la izquierda (reacción inversa), y al disminuir la concentración de producto el equilibrio se desplaza hacia la derecha (reacción directa).

Cambios en el volumen y la presión: Los cambios de presión normalmente no afectan las concentraciones de las especies reaccionantes en fase condensada (por ejemplo, en disolución acuosa), ya que los líquidos y los sólidos son prácticamente incompresibles. Por otro lado, las concentraciones de los gases son muy susceptibles a los cambios de presión.

En general, un aumento en la presión (disminución de volumen) favorece la reacción neta que reduce el numero total de moles de gases (en este caso, la reacción inversa), y una disminución en la presión (aumento de volumen) favorece la reacción neta que aumenta el numero total de moles de gases (la reacción directa). Para las reacciones en las que no cambia el numero de moles de gases, el cambio de presión (o de volumen) no altera la posición de equilibrio.

Es posible cambiar la presión de un sistema sin cambiar su volumen. Esto se hace añadiendo un gas inerte al sistema. El resultado es un aumento de la presión total del gas y una disminución de las fracciones molares de las especies; pero la presión parcial de cada gas, dada por el producto de su fracción molar y la presión total, no cambia, por lo tanto la presencia de un gas inerte no altera el equilibrio.

Cambios en la Temperatura: los cambios de concentración, presión o volumen, pueden alterar la posición de equilibrio, pero no cambian el valor de la constante de equilibrio. Solo un cambio en la temperatura puede alterar esta constante.

Un aumento de temperatura favorece una reacción endotérmica, y una disminución de temperatura favorece una reacción exotérmica.

El efecto de un catalizador: la presencia de un catalizador no altera la constante de equilibrio, como tampoco desplaza la posición de un sistema en equilibrio. El hecho de añadir un catalizador a una mezcla de reacción que no esta en equilibrio solo provocara que la mezcla alcance mas rápido el equilibrio. La misma mezcla en equilibrio se obtendrá sin el catalizador, pero habría que esperar más tiempo.

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