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EQUILIBRIO Quimico - DLRP
EQUILIBRIO Quimico - DLRP
EQUILIBRIO Quimico - DLRP
Peruana
FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA
DEPARTAMENTO DE CIENCIAS BASICAS DE LA INGENIERIA
EQUILIBRIO QUIMICO
permite estimar la
reactividad química,
(CONSTANTE DE EQUILIBRIO DE En esto último radica gran
UNA REACCIÓN),
parte de su aplicabilidad e
a partir de las propiedades
interés en química.
de los reactivos y
productos de reacción.
Therme Dynamis
“calor” “Potencia”
Los orígenes de la Termodinámica como ciencia podrían
establecerse en la época de la invención del termómetro, que
se atribuye a Galileo
Anders Celsius
Una función de estado es una propiedad del sistema que tiene cierto
valor definido para cada estado y es independiente de la forma en
que se alcanza este estado.
Una función de ESTADO:
Q = n Qcambio estado
Medida de los intercambios de calor en las reacciones
químicas
vamos a ver la forma en que se puede medir experimentalmente el calor
intercambiado en algunas reacciones químicas
Ciertas reacciones Otras reacciones
químicas desprenden necesitan absorber
calor, que va a parar al calor del medio
medio ambiente. ambiente para
producirse.
según el convenio de
Según el convenio
signos, consideramos el de signos,
calor de dichas consideramos el
reacciones como calor de dichas
negativo Q < 0 reacciones como
reacciones positivo Q > 0
reacciones
exotérmicas
endotérmicas.
Para la medida de los calores de reacción se utilizan los
calorímetros.
consta de un recipiente de
acero que se puede cerrar
herméticamente, sumergido
en una masa de agua ma que
está aislada del exterior (por
ejemplo mediante una pared
de aire) para evitar pérdidas
de calor. La masa del
recipiente de acero la
denominaremos masa del
calorímetro (mc).
El recipiente de acero va
provisto de un porta-muestras
donde colocamos la sustancia
que va a experimentar la
combustión
una resistencia eléctrica realiza
la ignición de la muestra
Calorímetro de Berthelot
Trabajo producido por las reacciones químicas
ES POSIBLE OBTENER TRABAJO A PARTIR DE LAS REACCIONES QUÍMICAS
Por ejemplo para la expansión de un gas en un émbolo bajo presión
externa constante, (es el caso de la máquina térmica de vapor), el
trabajo realizado por el sistema sobre el medio ambiente será:
W = - PV
Donde P es la presión externa e DV es
la expansión de volumen El primer principio de la
experimentada por el émbolo. Termodinámica:
La energía no se crea ni se destruye,
sólo se intercambia bajo las formas
de calor o trabajo.
∆E = Q + W
PRIMER PRINCIPIO DE LA
TERMODINÁMICA
E = mgh
E = ½ mv2
E = aplasta
+
calor
Suelen expresarse referidos a una
Los calores de reacción pueden
cantidad de 1 mol de sustancia que
medirse experimentalmente, utilizando
calorímetros participa en la reacción, por ejemplo en
J/mol.
es evidente que dicha magnitud será cero para cualquier elemento químico en
estado estándar.
Toda reacción química puede considerarse como la suma de una etapa de descomposición
(rotura de enlaces para liberar los elementos constituyentes) y una etapa de recombinación
(formación de nuevos enlaces entre los átomos de los elementos constituyentes).
aA + bB → cC +dD
DSºr = Sn Sº - Sn
i i j Sºj
i=productos j= reactivos
Estas
DSºr = Sn Sº - Sn
i
i=productos
i j
j= reactivos
Sºj expresiones son
similares
Obsérvese
que hacemos referencia a entropías absolutas de los compuestos y no a
variaciones de entropía de formación del compuesto.
Ejemplo: Calcular la variación de entropía estándar para la formación
de dos moles de amoníaco a partir de sus elementos:
= - 199 J/K
En general,
trabajaremos con sistemas que no están aislados,
por lo que el criterio de la segunda ley nos es poco útil.
inicialmente aA + bB → cC + dD
cuando aparecen C y D cC + dD → aA + bB
aA + bB
equilibrio químico
cC + dD
El equilibrio es dinámico
las concentraciones netas no varían
porque
se están dando simultáneamente los procesos directo e inverso
[C]eq
c
[D]deq
La ley de acción de masas
K=
la representamos así: [A]eq
a
[B]eq
b
Conocer la constante de equilibrio nos permite predecir en
qué sentido se producirá una reacción química.
Q
K
se calcula a partir de las
es un dato conocido.
concentraciones existentes de
reactivos y productos
[C]c [D]d
Q=
Consideremos la reacción general: [A]a [B]b
aA + bB ↔ cC + dD K=
[C]c [D]d
eq eq
[A] [B]b
a
eq eq
Condición
Desplazamiento del equilibrio
aA + bB cC + dD
[A] y [B] = [A]eq y [B]eq Q=K
Ninguno (equilibrio)
[A] y [B]
< [A]eq y [B]eq Q>K aA + bB cC + dD
Sentido inverso (izquierda)
Pero:
¿cuánto vale la constante de equilibrio K?
ΔGr = ΔG ºr + RT ln Q
¿Qué sucede en el equilibrio?.
Q=K ΔGr = 0
Por tanto:
ΔGr = 0
0 = ΔG ºr + RT ln K
Q=K
º
ΔG
r
0 = ΔG ºr + RT ln K K=℮ RT
0
Gr G RT ln Q
r
0 Gr0 RT ln K
En el equilibrio
Gr0 RT ln K
0 0 0
Como G H TS
r r r
H r0 1 1
K T2 K T1 ·exp
R T1 T2
H r0 1 1
K T2 K T1 ·exp
R T1 T2
DHrº=Hºpro- Hºreac
Estimados estudiantes, repasar la teoría, preparar sus tablas, formulas,
integrales, preparar un pequeño resumen de las convenciones dadas en
clase. Practicar ejercicios y la próxima clase ingresamos a seminario de
problemas calificado.