Equilibrio químico buena

Equilibrio químicoEquilibrio químico

30/01/15 2
ContenidosContenidos
1.- Concepto de equilibrio químico.1.- Concepto de equilibrio químico.
1.1.1.1. Características. Aspecto dinámico de lasCaracterísticas. Aspecto dinámico de las
reacciones químicas.reacciones químicas.
2.-2.- Ley de acción de masas. KLey de acción de masas. KCC..
3.-3.- Grado de disociaciónGrado de disociación αα..
3.1.3.1. Relación KRelación KCC concon αα..
4.-4.- KKpp. Relación con K. Relación con Kcc
4.1.4.1. Magnitud de las constantes de equilibrio.Magnitud de las constantes de equilibrio.
5.-5.- Cociente de reacción.Cociente de reacción.
6.-6.- Modificaciones del equilibrio. Principio deModificaciones del equilibrio. Principio de
Le Chatelier.Le Chatelier.
6.1.6.1. Concentración en reactivos y productos.Concentración en reactivos y productos.
6.2.6.2. Cambios de presión y temperatura.Cambios de presión y temperatura.
6.3.6.3. Principio de Le Chatelier.Principio de Le Chatelier.
6.4.6.4. Importacia en procesos industriales.Importacia en procesos industriales.
7.-7.- Equilibrios heterogéneos.Equilibrios heterogéneos.

30/01/15 3
¿Qué es un equilibrio¿Qué es un equilibrio
químico?químico?
 Es una reacción que nunca llegaEs una reacción que nunca llega
a completarse, pues se producea completarse, pues se produce
en ambos sentidos (los reactivosen ambos sentidos (los reactivos
forman productos, y a su vez,forman productos, y a su vez,
éstos forman de nuevoéstos forman de nuevo
reactivos).reactivos).
 Cuando las concentraciones deCuando las concentraciones de
cada una de las sustancias quecada una de las sustancias que
intervienen (reactivos ointervienen (reactivos o
productos) se estabiliza se llegaproductos) se estabiliza se llega
alal

30/01/15 4
Equilibrio de moléculasEquilibrio de moléculas
(H(H22 + I+ I22 ↔↔ 2 HI)2 HI)
© GRUPO ANAYA. S.A.

30/01/15 5
Variación de la concentraciónVariación de la concentración
con el tiempo (Hcon el tiempo (H22 + I+ I22 ↔↔2 HI)2 HI)
Equilibrio químico
Concentracion
Tiempo (s)
[HI]
[I2]
[H2]

30/01/15 6
Constante de equilibrio (KConstante de equilibrio (Kcc))
 En una reacción cualquiera:En una reacción cualquiera:
a A + b Ba A + b B ↔↔ c C + d Dc C + d D
la constante Kla constante Kcc tomará el valor:tomará el valor:
 para concentracionespara concentraciones en el equilibrioen el equilibrio
 KKcc cambia con la temperaturacambia con la temperatura
 ¡¡ATENCIÓNATENCIÓN!:!: SóloSólo se incluyen lasse incluyen las
especiesespecies gaseosas y/o en disolucióngaseosas y/o en disolución ..
Las especies en estado sólido o líquidoLas especies en estado sólido o líquido
tienen concentración constante y portienen concentración constante y por
tanto, se integran en la constante detanto, se integran en la constante de
[ ] [ ]
[ ] [ ]
c d
c a b
C D
K
A B
×
=
×

30/01/15 7
Constante de equilibrio (KConstante de equilibrio (Kcc))
 En la reacción anterior:En la reacción anterior:
HH22 (g)(g)+ I+ I22 (g)(g) ↔↔ 2 HI2 HI (g)(g)
 El valor deEl valor de KKCC , dada su expresión,, dada su expresión,
depende del ajustedepende del ajuste de lade la
reacción.reacción.
 Ajustada como:Ajustada como:
½ H½ H22 (g)(g) + ½ I+ ½ I22 (g)(g) ↔↔ HIHI (g)(g)
2
2 2
[ ]
[ ] [ ]
c
HI
K
H I
=
×

30/01/15 8
Ejemplo:Ejemplo: Tengamos el equilibrio:Tengamos el equilibrio:
2 SO2 SO22(g) + O(g) + O22(g)(g) ↔↔ 2 SO2 SO33(g).(g).
Se hacen cinco experimentos con diferentesSe hacen cinco experimentos con diferentes
concentraciones iniciales de ambos reactivos (SOconcentraciones iniciales de ambos reactivos (SO22 y Oy O22).).
Se produce la reacción y una vez alcanzado el equilibrioSe produce la reacción y una vez alcanzado el equilibrio
se miden las concentraciones observándose losse miden las concentraciones observándose los
siguientes datos:siguientes datos:
Concentr. inicialesConcentr. iniciales
(mol/l)(mol/l)
Concentr. equilibrioConcentr. equilibrio
(mol/l)(mol/l)
[SO[SO22]] [O[O22]] [SO[SO33]] [SO[SO22]] [O[O22]] [SO[SO33]] KKcc
Exp 1Exp 1 0,200,20 0,200,20 —— 0,0300,030 0,1550,155 0,1700,170 279,2279,2
Exp 2Exp 2 0,150,15 0,400,40 —— 0,0140,014 0,3320,332 0,1350,135 280,7280,7
Exp 3Exp 3 —— —— 0,200,20 0,0530,053 0,0260,026 0,1430,143 280,0280,0
Exp 4Exp 4 —— —— 0,700,70 0,1320,132 0,0660,066 0,5680,568 280,5280,5
Exp 5Exp 5 0,150,15 0,400,40 0,250,25 0,0370,037 0,3430,343 0,3630,363 280,6280,6

30/01/15 9
 En la reacción anterior:En la reacción anterior:
2 SO2 SO22 (g) + O(g) + O22 (g)(g) ↔↔2 SO2 SO33 (g)(g)
 KKCC se obtiene aplicando la expresión:se obtiene aplicando la expresión:
y, como se ve, es prácticamentey, como se ve, es prácticamente
constante.constante.
Concentr. inicialesConcentr. iniciales
(mol/l)(mol/l)
Concentr. equilibrioConcentr. equilibrio
(mol/l)(mol/l)
[SO[SO22]] [O[O22]] [SO[SO33]] [SO[SO22]] [O[O22]] [SO[SO33]] KKcc
Exp 1Exp 1 0,2000,200 0,2000,200 —— 0,0300,030 0,1150,115 0,1700,170 279,2279,2
Exp 2Exp 2 0,1500,150 0,4000,400 —— 0,0140,014 0,3320,332 0,1350,135 280,1280,1
Exp 3Exp 3 —— —— 0,2000,200 0,0530,053 0,0260,026 0,1430,143 280,0280,0
Exp 4Exp 4 —— —— 0,7000,700 0,1320,132 0,0660,066 0,5680,568 280,5280,5
Exp 5Exp 5 0,1500,150 0,4000,400 0,2500,250 0,0370,037 0,3430,343 0,3630,363 280,6280,6
2
3
2
2 2
[ ]
[ ] [ ]
C
SO
K
SO O
=
×

30/01/15 10
Ejercicio A:Ejercicio A: Escribir las expresiones de KEscribir las expresiones de KCC parapara
los siguientes equilibrios químicos:los siguientes equilibrios químicos:
a)a) NN22OO44(g)(g) ↔↔ 22 NONO22(g);(g);
b)b) 2 NO(g) + Cl2 NO(g) + Cl22(g)(g) ↔↔ 2 NOCl(g);2 NOCl(g);
c)c) CaCOCaCO33(s)(s) ↔↔ CaO(s) + COCaO(s) + CO22(g);(g);
d)d) 2 NaHCO2 NaHCO33(s)(s) ↔↔ NaNa22COCO33(s) + H(s) + H22O(g) + COO(g) + CO22(g).(g).
 a)a)
 b)b)
 c)c)
 d)d)
=
2
2
2 4
[ ]
[ ]
c
NO
K
N O
=
×
2
2
2
[ ]
[ ] [ ]
c
NOCl
K
NO Cl
= 2[ ]cK CO
= ×2 2[ ] [ ]cK CO H O

30/01/15 11
Significado del valor de KSignificado del valor de Kcc
tiempo
KC ≈ 100
concentración
tiempo
KC > 105
concentración
KC < 10-2
concen
tiempo

30/01/15 12
Ejemplo:Ejemplo: En recipiente de 10 litros se introduce una mezclaEn recipiente de 10 litros se introduce una mezcla
de 4 moles de Nde 4 moles de N22(g) y 12(g) y 12 moles de Hmoles de H22(g);(g);
a)a) escribir la reacción de equilibrio;escribir la reacción de equilibrio;
b)b) si establecido éste se observa que hay 0,92si establecido éste se observa que hay 0,92
moles de NHmoles de NH33(g), determinar las concentraciones(g), determinar las concentraciones
de Nde N22 e He H22 en el equilibrio y la constante Ken el equilibrio y la constante Kc.c.
a)a) Equilibrio:Equilibrio: 11NN22(g) +(g) + 33 HH22(g)(g) ↔↔ 22 NHNH33(g)(g)
Moles inic.:Moles inic.: 44 1212 00
ΔΔMoles -x -3x 2xMoles -x -3x 2x
Moles equil.:Moles equil.: 4 – 0,46 12 – 1,384 – 0,46 12 – 1,38 2x=0,922x=0,92
3,54 10,623,54 10,62 0,920,92
b)b)conc. eq(mol/l)conc. eq(mol/l) 0,354 1,0620,354 1,062 0,0920,092
[[NHNH33 ]]22
0,0920,09222
MM22
KKcc = ————— = ——————— == ————— = ——————— = 1,996 · 101,996 · 10–2–2
MM–2–2
[[HH22 ]]33
·· [[NN22 ]] 1,0621,06233
· 0,354· 0,354 MM44

30/01/15 13
Ejercicio B:Ejercicio B: En un recipiente de 250 ml se introducenEn un recipiente de 250 ml se introducen
3 g de PCl3 g de PCl55, estableciéndose el equilibrio:, estableciéndose el equilibrio:
PClPCl55(g)(g) ↔↔ PClPCl33 (g)(g) + Cl+ Cl22(g)(g)..
Sabiendo que KSabiendo que KCC a la temperatura del experimentoa la temperatura del experimento
es 0,48, determinar composición molar en equilibrio.es 0,48, determinar composición molar en equilibrio...
Equilibrio:Equilibrio: PClPCl55(g)(g) ↔↔ PClPCl33(g)(g) + Cl+ Cl22(g)(g)
Moles inic.: 3/208,2Moles inic.: 3/208,2 00 00
Moles equil. 0,0144 –Moles equil. 0,0144 – xx xx xx
0,0144
conc. eq(mol/l)
0,25 0,25 0,25
− x x x
3 2
5
[ ] [ ] 0,25 0,25
0,48
0,0144[ ]
0,25
C
x x
PCl Cl
K
xPCl
×
= = =
−
g
0,0130x⇒ =
Moles equil. 0,0014 0,013 0,013

30/01/15 14
Constante de equilibrio (KConstante de equilibrio (Kpp))
En las reacciones en que intervenganEn las reacciones en que intervengan gasesgases
es mas sencillo medir presiones parcialeses mas sencillo medir presiones parciales
que concentraciones:que concentraciones:
y se observa la constancia de Ky se observa la constancia de Kpp vieneviene
definida por:definida por:
c d
C D
P a d
A D
p p
K
p p
×
=
×

30/01/15 15
En la reacción vista anteriormente:En la reacción vista anteriormente:
2 SO2 SO22(g) + O(g) + O22(g)(g) ↔↔ 2 SO2 SO33(g)(g)
p(SOp(SO33))22
KKpp = ———————= ———————
p(SOp(SO22))22
· p(O· p(O22))
De la ecuación general de los gases: P ·V = n ·R·TDe la ecuación general de los gases: P ·V = n ·R·T
se obtiene:se obtiene:
nn
P =P =  ·R ·T = concentración · R · T·R ·T = concentración · R · T
VV
[[SOSO33]]22
(RT)(RT)22
KKpp == —————————— =—————————— = KKcc · (RT)· (RT)–1–1
[[SOSO22]]22
(RT)(RT)22
·· [[OO22]] (RT)(RT)

30/01/15 16
Vemos, pues, queVemos, pues, que KKPP puede depender de lapuede depender de la
temperaturatemperatura siempre que haya cambio en el nº desiempre que haya cambio en el nº de
moles de gasesmoles de gases
ppcc
cc
· p· pDD
dd
[[CC]]cc
(RT)(RT)cc
·· [[DD]]dd
(RT)(RT)dd
KKpp = ———— = ——————————= ———— = —————————— ==
ppAA
aa
· p· pBB
bb
[[AA]]aa
(RT)(RT)aa
··[[BB]]bb
(RT)(RT)bb
en dondeen donde
∆∆n =n = incremento nº de moles de gasesincremento nº de moles de gases = (n= (nproductosproductos – n– nreactivosreactivos))
∆
= ×( ) n
P CK K RT

30/01/15 17
Ejemplo:Ejemplo: Calcular la constante KCalcular la constante Kpp a 1000º K ena 1000º K en
la reacción de formación del amoniaco vistala reacción de formación del amoniaco vista
anteriormente. (Kanteriormente. (KCC = 1,996 ·10= 1,996 ·10–2–2
MM–2–2
))
NN22(g) + 3 H(g) + 3 H22(g)(g) ↔↔ 2 NH2 NH33(g)(g)
∆∆n = nn = nproductosproductos – n– nreactivosreactivos = 2 – (1 + 3) = –2= 2 – (1 + 3) = –2
KKPP = K= Kcc · (RT)· (RT)∆∆nn
==
LL22
atm·Latm·L –2–2
1,996 ·101,996 ·10–2–2
—— · 0,082 ——— ·1000K—— · 0,082 ——— ·1000K ==
molmol22
mol · Kmol · K
KKpp = 2,97 · 10= 2,97 · 10–6–6
atmatm–2–2

30/01/15 18
De la ecuación de los gases podemos deducir:De la ecuación de los gases podemos deducir:
pp 10 atm · mol ·K10 atm · mol ·K
[N[N22OO44]]inic.inic. = ——— = ————————— = 0, 38 M= ——— = ————————— = 0, 38 M
R · TR · T 0,082 atm·L · 318 K0,082 atm·L · 318 K
Equilibrio:Equilibrio: NN22OO44 ↔↔ 2 NO2 NO22
conc. Inic. (M 0,38conc. Inic. (M 0,38 00
conc. Equil. (M)conc. Equil. (M) 0,38 – x 2x0,38 – x 2x
[[NONO22]]22
4x4x22
KKcc = ——— = ———— = 0,671= ——— = ———— = 0,671 ⇒⇒ x = 0,18x = 0,18
[[NN22OO44]] 0,38 – x0,38 – x
Problema
Selectividad
(Junio 97)
Problema
Selectividad
(Junio 97)
La constante de equilibrio de la reacción:La constante de equilibrio de la reacción:
NN22OO44 ↔↔2 NO2 NO22
vale 0,671 a 45ºC .vale 0,671 a 45ºC .
Calcule la presión total en el equilibrio en un recipienteCalcule la presión total en el equilibrio en un recipiente
que se ha llenado con Nque se ha llenado con N22OO44 a 10 atmósferas y a dichaa 10 atmósferas y a dicha
temperatura.temperatura. Datos: R = 0,082 atm·l·molDatos: R = 0,082 atm·l·mol-1-1
·K·K-1-1
..

30/01/15 19
Equilibrio:Equilibrio: NN22OO44 ↔↔ 2 NO2 NO22
conc. Inic. (M)conc. Inic. (M) 0,380,38 00
conc. Equil. (M)conc. Equil. (M) 0,200,20 0,360,36
ppTOTALTOTAL = (= ([[NN22OO44]]eqeq ++ [[NONO22]]eqeq)·R·T =)·R·T =
0,082 atm·L0,082 atm·L
(0,20 M + 0,36 M) · ————— ·318 K =(0,20 M + 0,36 M) · ————— ·318 K = 14,6 atm14,6 atm
mol ·Kmol ·K
Problema
Selectividad
(Junio 97)
Problema
Selectividad
(Junio 97)

30/01/15 20
Magnitud de KMagnitud de Kcc y Ky Kpp..
HH22 (g) + Cl(g) + Cl22 (g)(g) ↔↔ 2 HCl2 HCl (g)(g)
KKcc (298 K) = 2,5 ·10(298 K) = 2,5 ·103333
La reacción está muy desplazada a laLa reacción está muy desplazada a la
derecha, es decir, apenas quedan reactivos.derecha, es decir, apenas quedan reactivos.
HH22 (g) + I(g) + I22 (g)(g) ↔↔ 2 HI(g)2 HI(g)
KKcc (698 K) = 55,0(698 K) = 55,0
Se trata de un verdadero equilibrio.Se trata de un verdadero equilibrio.
NN22 (g) + O(g) + O22 (g)(g) ↔↔ 2 NO2 NO (g)(g)
KKcc (298 K) = 5,3 ·10(298 K) = 5,3 ·10–31–31
La reacción está muy desplazada a laLa reacción está muy desplazada a la
izquierda, es decir, apenas se formanizquierda, es decir, apenas se forman
productos.
tiempo
KC ≈
100
concentración
tiempo
KC >
105
concentración
KC < 10-2
concentr
tiempo

30/01/15 21
Cociente de reacción (Q)Cociente de reacción (Q)
En una reacción cualquiera:En una reacción cualquiera:
se llama cociente de reacción a:se llama cociente de reacción a:
Es la misma fórmula que la KEs la misma fórmula que la Kcc peropero laslas
concentraciones no tienen porquéconcentraciones no tienen porqué
ser las del equilibrioser las del equilibrio ..
[ ] [ ]
[ ] [ ]
×
=
×
c d
a b
C D
Q
A B

30/01/15 22
Ejemplo:Ejemplo: En un recipiente de 3 litros se introducen 0,6En un recipiente de 3 litros se introducen 0,6
moles de HI, 0,3 moles de Hmoles de HI, 0,3 moles de H22 y 0,3 moles de Iy 0,3 moles de I22 aa
490ºC. Si K490ºC. Si Kcc = 0,022 a 490ºC para= 0,022 a 490ºC para
2 HI(g)2 HI(g) ↔↔ HH22(g) + I(g) + I22(g)(g)
a)a) ¿se encuentra en equilibrio?;¿se encuentra en equilibrio?;
b)b) Caso de no encontrarse, ¿cuantos moles de HI,Caso de no encontrarse, ¿cuantos moles de HI,
HH22 e Ie I22 habrá en el equilibrio?habrá en el equilibrio?
a)a)
[H[H22] · [I] · [I22] 0,3/3 · 0,3/3] 0,3/3 · 0,3/3
Q = —————— = —————— = 0,25Q = —————— = —————— = 0,25
[HI][HI]22
(0,6/3)(0,6/3)22
Como Q > KComo Q > Kcc el sistemael sistema no se encuentrano se encuentra en equilibrioen equilibrio y lay la
reacción se desplazará hacia la izquierda.reacción se desplazará hacia la izquierda.

30/01/15 23
b)b)
Equilibrio: 2 HI(g)Equilibrio: 2 HI(g) ↔↔ II22(g) + H(g) + H22(g)(g)
Moles inic.: 0,6Moles inic.: 0,6 0,30,3 0,30,3
Moles equil. 0,6 + 2 x 0,3 – x 0,3 – xMoles equil. 0,6 + 2 x 0,3 – x 0,3 – x
0,6 + 2 x 0,3 – x 0,3 – x0,6 + 2 x 0,3 – x 0,3 – x
conc. eq(mol/l) ———— ————conc. eq(mol/l) ———— ———— ————————
33 33 33

30/01/15 24
0,3 – x 0,3 – x0,3 – x 0,3 – x
——— · —————— · ———
33 33
KKcc = ————————— = 0,022= ————————— = 0,022
0,6 + 2 x0,6 + 2 x 22
————————
33
Resolviendo se obtiene que: x= 0,163 molesResolviendo se obtiene que: x= 0,163 moles
Equil: 2 HI(g)Equil: 2 HI(g) ↔↔ II22(g) + H(g) + H22(g)(g)
Mol eq:Mol eq: 0,6+2·0,1630,6+2·0,163 0,3–0,163 0,3–0,1630,3–0,163 0,3–0,163
n(HI) = 0,93 moln(HI) = 0,93 mol
n(In(I22) = 0,14 mol) = 0,14 mol
n(Hn(H22) = 0,14 mol) = 0,14 mol

30/01/15 25
Grado de disociación (Grado de disociación (αα).).
 En reaccionesEn reacciones con un único reactivocon un único reactivo queque
se disocia en dos o más.se disocia en dos o más.
 Es la fracción de un mol que se disociaEs la fracción de un mol que se disocia
(tanto por 1).(tanto por 1).
 En consecuencia, el % de sustanciaEn consecuencia, el % de sustancia
disociada es igual a 100 ·disociada es igual a 100 · αα..

30/01/15 26
Ejemplo:Ejemplo: En un matraz de 5 litros se introducen 2En un matraz de 5 litros se introducen 2 moles demoles de
PClPCl55(g) y 1 mol de de PCl(g) y 1 mol de de PCl33(g) y se establece el siguiente(g) y se establece el siguiente
equilibrio:equilibrio:
PClPCl55(g)(g) ↔↔ PClPCl33(g) + Cl(g) + Cl22(g).(g).
Sabiendo que KSabiendo que Kcc (250 ºC) = 0,042;(250 ºC) = 0,042;
a)a) ¿cuáles son las concentraciones de cada sustancia en el¿cuáles son las concentraciones de cada sustancia en el
equilibrio?;equilibrio?;
b)b) ¿cuál es el grado de disociación?¿cuál es el grado de disociación?
a)a) Equilibrio:Equilibrio: PClPCl55(g)(g) ↔↔ PClPCl33(g) + Cl(g) + Cl22(g)(g)
Moles inic.:Moles inic.: 22 11 00
Moles equil.Moles equil. 2– x 1 + x x2– x 1 + x x
conc. eq(mol/l)conc. eq(mol/l) (2– x)/5 (1 + x)/5 x/5(2– x)/5 (1 + x)/5 x/5
[[PClPCl33]]·· [[ClCl22]] (1+x)/5(1+x)/5 ·x/5·x/5
KKcc = —————— = —————— = 0,042= —————— = —————— = 0,042
[[PClPCl55]] (2– x)/5(2– x)/5
De donde se deduce que x = 0,28 molesDe donde se deduce que x = 0,28 moles

30/01/15 27
[[PClPCl55]] = (2– 0,28)/5 == (2– 0,28)/5 = 0,342 mol/l0,342 mol/l
[[PClPCl33]] ==(1+ 0,28)/5(1+ 0,28)/5 == 0,256 mol/l0,256 mol/l
[[ClCl22]] = 0,28 /5 == 0,28 /5 = 0,056 mol/l0,056 mol/l
b)b) Si de 2 moles de PClSi de 2 moles de PCl55 se disocian 0,28 moles en PClse disocian 0,28 moles en PCl33
y Cly Cl22, de cada mol de PCl, de cada mol de PCl55 se disociarán 0,14.se disociarán 0,14.
Por tanto,Por tanto, αα = 0,14= 0,14, lo que viene a decir que el PCl, lo que viene a decir que el PCl55
se ha disociado en un 14 %.se ha disociado en un 14 %.

30/01/15 28
Relación entre KRelación entre Kcc yy αα..
Sea una reacción ASea una reacción A ↔↔ B + C.B + C.
Si llamamos “c” = [A]Si llamamos “c” = [A]inicialinicial y suponemos que eny suponemos que en
principio sólo existe sustancia “A”, tendremosprincipio sólo existe sustancia “A”, tendremos
que:que:
Equilibrio:Equilibrio: AA  B + CB + C
Conc. Inic. (mol/l):Conc. Inic. (mol/l): cc 00 00
conc. eq(mol/l) c(1–conc. eq(mol/l) c(1– αα) c) c ··αα cc ··αα
[[BB]] ·· [[CC]] cc ··αα · c· c ··αα cc ··αα22
KKcc = ———— = ————— = ———= ———— = ————— = ———
[[AA]] cc · (1–· (1– αα) (1–) (1– αα))
En el caso de que la sustancia esté pocoEn el caso de que la sustancia esté poco
disociada (Kdisociada (Kcc muy pequeña):muy pequeña): αα << 1 y<< 1 y
KKcc ≅≅ cc ··αα22

30/01/15 29
Ejemplo:Ejemplo: En un matraz de 5 litros se introducenEn un matraz de 5 litros se introducen
2 moles de PCl2 moles de PCl55(g) y 1 mol de de PCl(g) y 1 mol de de PCl33(g) y se establece el siguiente(g) y se establece el siguiente
equilibrio:equilibrio:
PClPCl55(g)(g) ↔↔ PClPCl33(g) + Cl(g) + Cl22(g).(g).
Sabiendo que KSabiendo que Kcc (250 ºC) = 0,042(250 ºC) = 0,042
a)a) ¿cuáles son las concentraciones de cada sustancia en el equilibrio?;¿cuáles son las concentraciones de cada sustancia en el equilibrio?;
b)b) ¿cuál es el grado de disociación?¿cuál es el grado de disociación?
a)a) Equilibrio:Equilibrio: PClPCl55(g)(g) ↔↔ PClPCl33(g) + Cl(g) + Cl22(g)(g)
Conc. inic.:Conc. inic.: 2/52/5 1/51/5 00
conc. eq(mol/l):conc. eq(mol/l): 0,4(1–0,4(1–αα) 0,2+0,4) 0,2+0,4 ··αα 0,40,4 ··αα
[[PClPCl33]] ·· [[ClCl22]] (0,2+0,4(0,2+0,4 ··αα)· 0,4)· 0,4 ··αα
KKcc = —————— = ————————— = 0,042= —————— = ————————— = 0,042
[[PClPCl55]] 0,4(1–0,4(1–αα))
b)b) En este caso y dado el valor de la constante no debeEn este caso y dado el valor de la constante no debe
despreciarsedespreciarse αα frente a 1, por lo que deberíamos resolver elfrente a 1, por lo que deberíamos resolver el
sistema:sistema:
αα = 0,14= 0,14

30/01/15 30
Ejercicio D:Ejercicio D: En el equilibrio anterior (KEn el equilibrio anterior (Kcc = 0,042):= 0,042):
PClPCl55(g)(g) ↔↔ PClPCl33(g) + Cl(g) + Cl22(g)(g)
¿cuál sería el grado de disociación y el número de moles en el equilibrio¿cuál sería el grado de disociación y el número de moles en el equilibrio
de las tres sustancias si pusiéramos únicamente 2 moles de PClde las tres sustancias si pusiéramos únicamente 2 moles de PCl55(g) en(g) en
los 5 litros del matraz?los 5 litros del matraz?
Equilibrio:Equilibrio: PClPCl55(g)(g) ↔↔ PClPCl33(g) + Cl(g) + Cl22(g)(g)
Conc. inic.:Conc. inic.: 2/52/5 00 00
conc. eq(mol/l)conc. eq(mol/l) 0,4(1–0,4(1–αα) 0,4) 0,4 ··αα 0,40,4 ··αα
[[PClPCl33]] ·· [[ClCl22]] 0,40,4 ··αα22
KKcc = —————— = ———— = 0,042= —————— = ———— = 0,042
[[PClPCl55]] (1–(1–αα))
En este caso y dado el valor de la constante no debe despreciarseEn este caso y dado el valor de la constante no debe despreciarse αα
frente a 1, por lo que deberíamos resolver el sistema:frente a 1, por lo que deberíamos resolver el sistema:
αα = 0,276= 0,276

30/01/15 31
ComoComo αα = 0,276= 0,276
[[PClPCl55]] = 0,4 mol/l · (1–= 0,4 mol/l · (1– 0,276) = 0,29 mol/l0,276) = 0,29 mol/l
[[PClPCl33]] ==0,40,4mol/lmol/l ·· 0,276 = 0,11 mol/l0,276 = 0,11 mol/l
[[ClCl22]] = 0,4 mol/l ·= 0,4 mol/l · 0,276 = 0,11 mol/l0,276 = 0,11 mol/l
n(PCln(PCl55) = 0,29 mol/l · 5 l =) = 0,29 mol/l · 5 l =
n(PCln(PCl33) = 0,11 mol/l · 5 l =) = 0,11 mol/l · 5 l =
n(Cln(Cl22) = 0,11 mol/l · 5 l =) = 0,11 mol/l · 5 l =
1,45 moles1,45 moles

30/01/15 32
Ejercicio E:Ejercicio E: A 450 ºC y 10 atm de presión el NHA 450 ºC y 10 atm de presión el NH33 (g) está(g) está
disociado en un 95,7 % según la reacción:disociado en un 95,7 % según la reacción:
2 NH2 NH33 (g)(g) ↔↔ NN22 (g) + 3 H(g) + 3 H22 (g).(g).
Calcular KCalcular KCC y Ky KPP a dicha temperatura.a dicha temperatura.
2 NH2 NH33 (g)(g) ↔↔ NN22 (g) + 3 H(g) + 3 H22 (g)(g)
n inic. (mol)n inic. (mol) nn 00 00
n equil. (mol)n equil. (mol) n(1–n(1–αα) n) nαα/2 3n/2 3nαα/2/2
0,043 n 0,4785 n 1,4355 n0,043 n 0,4785 n 1,4355 n
nntotaltotal = 0,043 n + 0,4785 n + 1,4355 n = 1,957 n= 0,043 n + 0,4785 n + 1,4355 n = 1,957 n
La presión parcial depende de la fracción molar.La presión parcial depende de la fracción molar.
n(NHn(NH33)) 0,043 n0,043 n
p(NHp(NH33) = ——— ·p) = ——— ·ptotaltotal = ——— ·10 atm = 0,22 atm= ——— ·10 atm = 0,22 atm
nntotaltotal 1,957 n1,957 n
Análogamente:Análogamente:
p(Np(N22) = (0,4785/1,957) ·10 atm = 2,445 atm) = (0,4785/1,957) ·10 atm = 2,445 atm
p(H ) = (1,4355 /1,957) ·10 atm = 7,335 atm.

30/01/15 33
p(NHp(NH33) = 0,22 atm) = 0,22 atm
p(Np(N22) = 2,445 atm) = 2,445 atm
p(Hp(H22) = 7,335 atm) = 7,335 atm
p(Hp(H22))33
p(Np(N22) (7,335 atm)) (7,335 atm)33
· 2,445 atm· 2,445 atm
KKpp = ————— = ———————————= ————— = ——————————— ==
p(NHp(NH33))22
(0,22 atm)(0,22 atm)22
KKPP == 1,99·101,99·1044
atmatm22
KKPP 1,99·101,99·1044
atmatm22
KKCC= ——— = ————————————— == ——— = ————————————— = 5,66 M5,66 M22
(RT)(RT)22
(0,082 atm·M(0,082 atm·M–1–1
·K·K–1–1
))22
·(723 K)·(723 K)22

30/01/15 34
También puede resolverse:También puede resolverse:
2 NH2 NH33 (g)(g) ↔↔ NN22 (g) + 3 H(g) + 3 H22 (g)(g)
Conc inic. (M)Conc inic. (M) cc 00 00
Conc. Equil. (M)Conc. Equil. (M) c (1–c (1–αα)) ccαα/2 3c/2 3cαα/2/2
0,043 c 0,4785 c 1,4355 c0,043 c 0,4785 c 1,4355 c
La presión total depende del nº de moles total y por tanto de la concentración total:La presión total depende del nº de moles total y por tanto de la concentración total:
cctotaltotal = 0,043 c + 0,4785 c + 1,4355 c = 1,957 c= 0,043 c + 0,4785 c + 1,4355 c = 1,957 c
Aplicando la ley de los gases: cAplicando la ley de los gases: ctotaltotal = p / R ·T= p / R ·T
cctotaltotal =10 atm/(0,082 atm·l/mol·K)·723K = 0,169 M=10 atm/(0,082 atm·l/mol·K)·723K = 0,169 M ⇒⇒ c= cc= ctotaltotal//1,957 = 0,086 M1,957 = 0,086 M
[[NHNH33]] = 0,043 ·0,086 M = 3,7 · 10= 0,043 ·0,086 M = 3,7 · 10–3–3
MM
IgualmenteIgualmente [[NN22]] == 4,1 ·104,1 ·10–2–2
M yM y [[HH22]] = 0,123 M= 0,123 M
[[HH22]]33
·· [[NN22]] (0,123 M)(0,123 M)33
· 4,1 ·10· 4,1 ·10–2–2
MM
KKcc = ————— = —————————— == ————— = —————————— = 5,6 M5,6 M22
[[NHNH33]]22
(3,7 · 10(3,7 · 10–3–3
M)M)22
KKPP == KKcc·(RT)·(RT)∆∆nn
= 5,6 ·M= 5,6 ·M22
(0,082 atm·M(0,082 atm·M–1–1
·K·K–1–1
·723 K)·723 K)22
==
2,0 ·102,0 ·1044
atmatm22

30/01/15 35
Ecuación de Van’t Hoff

30/01/15 36
Modificaciones del equilibrioModificaciones del equilibrio
Si un sistema se encuentra en equilibrioSi un sistema se encuentra en equilibrio
(Q = K(Q = Kcc) y se produce una perturbación:) y se produce una perturbación:
 Cambio en la concentración de alguno de los reactivos oCambio en la concentración de alguno de los reactivos o
productos.productos.
 Cambio en la presión (o volumen)Cambio en la presión (o volumen)
 Cambio en la temperatura.Cambio en la temperatura.
el sistemael sistema deja de estar en equilibrio y trata dedeja de estar en equilibrio y trata de
volver a élvolver a él..

30/01/15 37
Cambio en la concentración de algunoCambio en la concentración de alguno
de los reactivos o productos.de los reactivos o productos.
Si una vez establecido un equilibrio se varía la concentración algún reactivoSi una vez establecido un equilibrio se varía la concentración algún reactivo
o producto el equilibrio desaparece y se tiende hacia un nuevo equilibrio.o producto el equilibrio desaparece y se tiende hacia un nuevo equilibrio.
Las concentraciones iniciales de este nuevo equilibrio son lasLas concentraciones iniciales de este nuevo equilibrio son las
del equilibrio anterior con las variaciones que se hayandel equilibrio anterior con las variaciones que se hayan
introducido.introducido.
Lógicamente, laLógicamente, la constante del nuevo equilibrio es laconstante del nuevo equilibrio es la
mismamisma, por lo que, por lo que
si aumenta [ reactivos], Qsi aumenta [ reactivos], Q↓↓ y la tendencia es ay la tendencia es a
[ reactivos][ reactivos] ↓↓ y, en consecuencia, que [productos]y, en consecuencia, que [productos] ↑↑..

30/01/15 38
Ejemplo:Ejemplo: En el equilibrio anterior:En el equilibrio anterior:
PClPCl55(g)(g) ↔↔ PClPCl33(g) + Cl(g) + Cl22(g)(g)
ya sabemos que partiendo de 2 moles de PClya sabemos que partiendo de 2 moles de PCl55(g) en un(g) en un
volumen de 5 litros, el equilibrio se conseguía con 1,45 molesvolumen de 5 litros, el equilibrio se conseguía con 1,45 moles
de PClde PCl55, 0,55 moles de PCl, 0,55 moles de PCl33 y 0,55 moles de Cly 0,55 moles de Cl22
¿cuántos moles habrá en el nuevo equilibrio si una vez¿cuántos moles habrá en el nuevo equilibrio si una vez
alcanzado el primero añadimos 1 mol de Clalcanzado el primero añadimos 1 mol de Cl22 al matraz?al matraz?
(K(Kcc = 0,042)= 0,042)
Equilibrio: PClEquilibrio: PCl55(g)(g) ↔↔ PClPCl33(g) + Cl(g) + Cl22(g)(g)
Moles inic.: 1,45Moles inic.: 1,45 0,550,55 1,551,55
Moles equil. 1,45 + x 0,55 – x 1,55– xMoles equil. 1,45 + x 0,55 – x 1,55– x
1,45 + x 0,55 – x 1,55– x1,45 + x 0,55 – x 1,55– x
conc. eq(mol/l) ———— ———— ————conc. eq(mol/l) ———— ———— ————
55 55 55

30/01/15 39
0,55 – x 1,55– x0,55 – x 1,55– x
———— · ——————— · ———
55 55
KKcc = ————————— = 0,042= ————————— = 0,042
1,45 + x1,45 + x
————————
55
Resolviendo: x = 0,268Resolviendo: x = 0,268
Equilibrio:Equilibrio: PClPCl55(g)(g) ↔↔ PClPCl33(g) + Cl(g) + Cl22(g)(g)
nneqeq (mol)(mol) 1,45+0,268 0,55–0,268 1,55–0,2681,45+0,268 0,55–0,268 1,55–0,268
1,7181,718 0,282 1,2820,282 1,282
conc (mol/l)conc (mol/l) 0,3436 0,05640,3436 0,0564 0,25640,2564
El equilibrio se ha desplazado a la izquierda.El equilibrio se ha desplazado a la izquierda.
Se puede comprobar como:Se puede comprobar como:
0,0564 M · 0,2564 M0,0564 M · 0,2564 M
————————— = 0,042————————— = 0,042
0,3436 M0,3436 M

30/01/15 40
Cambio en la presiónCambio en la presión
(o volumen)(o volumen)
En cualquier equilibrio en el que haya un cambio en elEn cualquier equilibrio en el que haya un cambio en el
número de moles entre reactivos y productos como pornúmero de moles entre reactivos y productos como por
ejemplo : Aejemplo : A ↔↔ B+ CB+ C
(en el caso de una disociación es un aumento del(en el caso de una disociación es un aumento del
número de moles) ya se vio que Knúmero de moles) ya se vio que Kcc ≅≅ cc ··αα22
Al aumentar “p” (o disminuir el volumen)Al aumentar “p” (o disminuir el volumen) aumenta laaumenta la
concentración y eso lleva consigo una menor “concentración y eso lleva consigo una menor “αα”, es”, es
decir, el equilibriodecir, el equilibrio se desplaza hacia la izquierdase desplaza hacia la izquierda que esque es
donde menos moles hay.donde menos moles hay.

30/01/15 41
Este desplazamiento del equilibrio hacia donde menosEste desplazamiento del equilibrio hacia donde menos
moles haya al aumentar la presión es válido ymoles haya al aumentar la presión es válido y
generalizable para cualquiergeneralizable para cualquier equilibrioequilibrio en el queen el que
intervengan gasesintervengan gases ..
Lógicamente, si la presión disminuye, el efecto es el contrario.Lógicamente, si la presión disminuye, el efecto es el contrario.
Si el número de moles total de reactivos es igual al deSi el número de moles total de reactivos es igual al de
productos (productos (a+b =c+da+b =c+d) se pueden eliminar todos los) se pueden eliminar todos los
volúmenes en la expresión de Kvolúmenes en la expresión de Kcc,,con lo que éstecon lo que éste nono
afecta al equilibrioafecta al equilibrio (y por tanto, tampoco la presión).(y por tanto, tampoco la presión).

30/01/15 42
Una mezcla gaseosa constituida inicialmente porUna mezcla gaseosa constituida inicialmente por
3,5 moles de hidrógeno y 2,5 de yodo, se calienta a3,5 moles de hidrógeno y 2,5 de yodo, se calienta a
400ºC con lo que al alcanzar el equilibrio se obtienen 4.5 moles400ºC con lo que al alcanzar el equilibrio se obtienen 4.5 moles
de HI, siendo el volumen del recipiente de reacción de 10 litros.de HI, siendo el volumen del recipiente de reacción de 10 litros.
Calcule:Calcule:
a)a) El valor de las constantes de equilibrio KEl valor de las constantes de equilibrio Kcc y Ky Kpp;;
b)b) La concentración de los compuestos si el volumen se reduceLa concentración de los compuestos si el volumen se reduce
a la mitad manteniendo constante la temperatura a 400ºC.a la mitad manteniendo constante la temperatura a 400ºC.
a)a) Equilibrio:Equilibrio: HH22 (g) + I(g) + I22 (g)(g) ↔↔ 2 HI (g)2 HI (g)
Moles inic.: 3,5Moles inic.: 3,5 2,52,5 00
Moles reac: 2,25Moles reac: 2,25 2,252,25 (4,5)(4,5)
Moles equil. 1,25Moles equil. 1,25 0,25 4,50,25 4,5
conc. eq(mol/l) 0,125conc. eq(mol/l) 0,125 0,0250,025 0,450,45
[[HIHI]]22
0,450,4522
MM22
KKcc = ———— = ————————— == ———— = ————————— = 64,864,8
[[HH22]] ·· [[II22]] 0,125 M · 0,025 M0,125 M · 0,025 M
KKPP == KKcc · (RT)· (RT)00
== 64,864,8
Problema
Selectividad
(Junio 98)
Problema
Selectividad
(Junio 98)

30/01/15 43
b)b) En este casoEn este caso el volumen no influye en el equilibrioel volumen no influye en el equilibrio, pues al, pues al
haber el mismo nº de moles de reactivos y productos, sehaber el mismo nº de moles de reactivos y productos, se
eliminan todas las “V” en la expresión de Keliminan todas las “V” en la expresión de KCC..
Por tanto, las concentraciones de reactivos y productos,Por tanto, las concentraciones de reactivos y productos,
simplemente se duplican:simplemente se duplican:
[[HH22]] = 1,25 mol/5 L = 0,250 M= 1,25 mol/5 L = 0,250 M
[[II22]] = 0,25 mol/5 L = 0, 050 M= 0,25 mol/5 L = 0, 050 M
[[HIHI]] =4,5 mol/ 5 L = 0,90 M=4,5 mol/ 5 L = 0,90 M
Se puede comprobar que:Se puede comprobar que:
[[HIHI]]22
(0,90 M)(0,90 M)22
KKcc = ———— = ———————— == ———— = ———————— = 64,864,8
[[HH22]] ·· [[II22]] 0,250 M · 0,050 M0,250 M · 0,050 M
Problema
Selectividad
(Junio 98)
Problema
Selectividad
(Junio 98)

30/01/15 44
Cambio en la temperatura.Cambio en la temperatura.
Se observa que,Se observa que, al aumentar T el sistema seal aumentar T el sistema se
desplaza hacia donde se consuma calordesplaza hacia donde se consuma calor, es, es
decir,decir,
hacia la izquierda en las reacciones exotérmicashacia la izquierda en las reacciones exotérmicas
y hacia la derecha en las endotérmicas.y hacia la derecha en las endotérmicas.
SiSi disminuye T el sistema se desplaza haciadisminuye T el sistema se desplaza hacia
donde se desprenda calordonde se desprenda calor (derecha en las(derecha en las
exotérmicas e izquierda en las endotérmicas).exotérmicas e izquierda en las endotérmicas).

30/01/15 45
Ejemplo:Ejemplo: ¿Hacia dónde se desplazará el equilibrio al:¿Hacia dónde se desplazará el equilibrio al:
a)a) disminuir la presión?disminuir la presión?
b)b) aumentar la temperatura?aumentar la temperatura?
HH22O(g) + C(s)O(g) + C(s) ↔↔ CO(g) + HCO(g) + H22(g) ((g) (∆∆H > 0)H > 0)
Hay que tener en cuenta que las concentraciones de losHay que tener en cuenta que las concentraciones de los
sólidos ya están incluidas en la Ksólidos ya están incluidas en la Kcc por ser constantes.por ser constantes.
[[COCO]]·· [[HH22]]
KKcc = ——————= ——————
[[HH22OO]]
a)a) Al pAl p↓↓ el equilibrioel equilibrio →→ (donde más moles de gases hay: 1(donde más moles de gases hay: 1
de CO + 1 de Hde CO + 1 de H22 frente a 1 sólo de Hfrente a 1 sólo de H22O)O)
b)b) Al TAl T↑↑ el equilibrio también se desplaza haciael equilibrio también se desplaza hacia →→ donde sedonde se
consume calor por ser la reacción endotérmica.consume calor por ser la reacción endotérmica.

30/01/15 46
Principio de Le ChatelierPrincipio de Le Chatelier
““Un cambio o perturbación en cualquiera deUn cambio o perturbación en cualquiera de
las variables que determinan el estado delas variables que determinan el estado de
equilibrio químico produce un desplazamientoequilibrio químico produce un desplazamiento
del sistema en el sentido dedel sistema en el sentido de contrarrestarcontrarrestar elel
efecto causado por la perturbación hastaefecto causado por la perturbación hasta
alcanzar un nuevo equilibrio”.alcanzar un nuevo equilibrio”.

30/01/15 47
Variaciones en el equilibrioVariaciones en el equilibrio
∆∆ [reactivos] > 0[reactivos] > 0 →→
∆∆ [reactivos] < 0[reactivos] < 0 ←←
∆∆ [productos] > 0[productos] > 0 ←←
∆∆ [productos] < 0[productos] < 0 →→
∆∆ T > 0 (exotérmicas)T > 0 (exotérmicas) ←←
∆∆ T > 0 (endotérmicas)T > 0 (endotérmicas) →→
∆∆ T < 0 (exotérmicas)T < 0 (exotérmicas) →→
∆∆ T < 0 (endotérmicas)T < 0 (endotérmicas) ←←
∆∆ p > 0 Hacia donde menos nº moles dep > 0 Hacia donde menos nº moles de
gasesgases
∆∆ p < 0 Hacia donde más nº moles de gasesp < 0 Hacia donde más nº moles de gasesM
UY
IM
PO
RTANTE
M
UY
IM
PORTANTE
M
UY
IM
PORTANTE
M
UY
IM
PORTANTE

30/01/15 48
Importancia en procesosImportancia en procesos
industriales.industriales.
Es muy importante en la industria el saber qué condicionesEs muy importante en la industria el saber qué condiciones
favorecen el desplazamiento de un equilibrio hacia lafavorecen el desplazamiento de un equilibrio hacia la
formación de un producto, pues se conseguirá un mayorformación de un producto, pues se conseguirá un mayor
rendimiento, en dicho proceso.rendimiento, en dicho proceso.
En la síntesis de Haber en la formación de amoniaco:En la síntesis de Haber en la formación de amoniaco:
[N[N22(g)(g) + 3 H+ 3 H22(g)(g) ↔↔ 2 NH2 NH33(g)(g)]] ∆H<0∆H<0
La formación de amoniaco está favorecida por altas presionesLa formación de amoniaco está favorecida por altas presiones
y por una baja temperatura. Por ello esta reacción se lleva ay por una baja temperatura. Por ello esta reacción se lleva a
cabo a altísima presión y a una temperatura relativamentecabo a altísima presión y a una temperatura relativamente
baja, aunque no puede ser muy baja para que la reacción nobaja, aunque no puede ser muy baja para que la reacción no
sea muy lenta. Hay que mantener un equilibrio entresea muy lenta. Hay que mantener un equilibrio entre
rendimiento y tiempo de reacción. Además, se introduce unrendimiento y tiempo de reacción. Además, se introduce un
catalizador sólido de hierro con trazas de aluminio y potasio.catalizador sólido de hierro con trazas de aluminio y potasio.
Por otra parte, continuamente se están añadiendo reactivos aPor otra parte, continuamente se están añadiendo reactivos a
la vez que se va retirando el amoniaco.la vez que se va retirando el amoniaco.

30/01/15 49
Equilibrios heterogéneosEquilibrios heterogéneos
Se habla de reacción homogénea cuando tantoSe habla de reacción homogénea cuando tanto
reactivos como productos se encuentran en elreactivos como productos se encuentran en el
mismo estado físico. En cambio, si entre lasmismo estado físico. En cambio, si entre las
sustancias que intervienen en la reacción sesustancias que intervienen en la reacción se
distinguendistinguen varias fases o estados físicosvarias fases o estados físicos,,
hablaremos de reacciones heterogéneas.hablaremos de reacciones heterogéneas.
Por ejemplo, la reacción:Por ejemplo, la reacción:
CaCOCaCO33(s)(s) ↔↔ CaOCaO(s)(s) + CO+ CO22(g)(g)
se trata de un equilibrio heterogéneo.se trata de un equilibrio heterogéneo.
Aplicando la ley de acción de masas:Aplicando la ley de acción de masas:
2
3
[ ] [ ]
(constante)
[ ]
CaO CO
K
CaCO
×
=

30/01/15 50
Sin embargo, las concentraciones (Sin embargo, las concentraciones (n/Vn/V) de ambas) de ambas
sustancias sólidas (CaCOsustancias sólidas (CaCO33 y CaO) son constantes, aly CaO) son constantes, al
igual que las densidades de sustancias puras (igual que las densidades de sustancias puras (m/Vm/V))
son también constantes.son también constantes.
Por ello, agrupando las constantes en una sola a laPor ello, agrupando las constantes en una sola a la
que llamaremosque llamaremos KKCC se tiene:se tiene: KKCC = [CO= [CO22]]
Análogamente:Análogamente: KKPP == pp(CO(CO22))
¡ATENCIÓN!¡ATENCIÓN!: En la expresión de: En la expresión de KKCC de la ley dede la ley de
acción de masas sólo aparecen las concentracionesacción de masas sólo aparecen las concentraciones
de gases y sustancias en disolución, mientras que ende gases y sustancias en disolución, mientras que en
la expresión dela expresión de KKPP únicamente aparecen las presionesúnicamente aparecen las presiones
parciales de las sustancias gaseosas.parciales de las sustancias gaseosas.

30/01/15 51
Ejemplo:Ejemplo: En un recipiente se introduce cierta cantidad deEn un recipiente se introduce cierta cantidad de
carbamato amónico, NHcarbamato amónico, NH44COCO22NHNH22 sólido que se disocia ensólido que se disocia en
amoniaco y dióxido de carbono cuando se evapora a 25ºC.amoniaco y dióxido de carbono cuando se evapora a 25ºC.
Sabiendo que la constante KSabiendo que la constante KPP para el equilibriopara el equilibrio
NHNH44COCO22NHNH22(s)(s) ↔↔ 22 NHNH33(g) + CO(g) + CO22(g)(g)
y a esa temperatura vale 2,3·10y a esa temperatura vale 2,3·10-4-4
..
Calcular KCalcular KCC y las presiones parciales en el equilibrio.y las presiones parciales en el equilibrio.
Equilibrio:Equilibrio: NHNH44COCO22NHNH22(s)(s) ↔↔ 2 NH2 NH33(g)(g) + CO + CO22(g)(g)
n(mol) equiln(mol) equil.. n –n – xx 22xx xx
LuegoLuego pp(NH(NH33) = 2) = 2 pp(CO(CO22) ya que la presión parcial es) ya que la presión parcial es
directamente proporcional al nº de moles.directamente proporcional al nº de moles.
KKPP = 2,3x10= 2,3x10-4-4
= = pp(NH(NH33))22
x x pp(CO(CO22) = 4) = 4pp(CO(CO22))33
Despejando se obtiene que:Despejando se obtiene que: pp(CO(CO22) = 0,039) = 0,039 atmatm ⇒⇒:: pp(NH(NH33) = 0,078 ) = 0,078 atmatm..
4
3
2,3 10
( ) (0,082 298)
P
C n
K
K
RT
−
×
= = =
×
-8
1,57×10

30/01/15 52
Reacciones de precipitación.Reacciones de precipitación.
Son reacciones de equilibrio heterogéneo sólido-líquido.Son reacciones de equilibrio heterogéneo sólido-líquido.
La fase sólida contiene una sustancia poco solubleLa fase sólida contiene una sustancia poco soluble
(normalmente una sal)(normalmente una sal)
La fase líquida contiene los iones producidos en laLa fase líquida contiene los iones producidos en la
disociación de la sustancia sólida.disociación de la sustancia sólida.
Normalmente el disolvente suele tratarse de agua.Normalmente el disolvente suele tratarse de agua.

30/01/15 53
Solubilidad (s)Solubilidad (s)
Es la máxima concentración molar de soluto en unEs la máxima concentración molar de soluto en un
determinado disolvente, es decir, la molaridad de ladeterminado disolvente, es decir, la molaridad de la
disolución saturada de dicho soluto.disolución saturada de dicho soluto.
Depende de:Depende de:
 La temperatura.La temperatura. Normalmente es mayor a mayor temperaturaNormalmente es mayor a mayor temperatura
debido a la mayor energía del cristal para romper uniones entredebido a la mayor energía del cristal para romper uniones entre
iones.iones.
 Energía reticularEnergía reticular. Si la energía de solvatación es mayor que la. Si la energía de solvatación es mayor que la
reticular U se favorece la disolución. A mayor carácter covalentereticular U se favorece la disolución. A mayor carácter covalente
mayor U y por tanto menor solubilidad.mayor U y por tanto menor solubilidad.
 La entropíaLa entropía. Al diluirse una sal se produce un sistema más. Al diluirse una sal se produce un sistema más
desordenado por lo que aunque energéticamente no estédesordenado por lo que aunque energéticamente no esté
favorecida la disolución ésta puede llegar a producirse.favorecida la disolución ésta puede llegar a producirse.

30/01/15 54
Producto de solubilidad (KProducto de solubilidad (KSS o Po PSS))
en electrolitos de tipo AB.en electrolitos de tipo AB.
En un electrolito deEn un electrolito de tipo ABtipo AB el equilibrio de solubilidad vieneel equilibrio de solubilidad viene
determinado por:determinado por:
ABAB(s)(s) ↔↔ AA++
(ac)(ac) + B+ B−−
(ac)(ac)
Conc. inic. (mol/l):Conc. inic. (mol/l): cc 00 00
Conc. eq. (mol/l):Conc. eq. (mol/l): cc ss ss
La concentración del sólido permanece constante.La concentración del sólido permanece constante.
Y la constante de equilibrio tiene la expresión:Y la constante de equilibrio tiene la expresión:
Ejemplo: AgClEjemplo: AgCl(s)(s) ↔↔ AgAg++
(ac)(ac) + Cl+ Cl −−
(ac)(ac)
KKSS == [Ag[Ag++
]] xx [Cl[Cl−−
] =] = ss22
““s”s” es la solubilidad de la sal.es la solubilidad de la sal.
2
SK s s s= × = Ss K=⇒

30/01/15 55
Ejemplo:Ejemplo: Deduce si se formará precipitado de cloruro deDeduce si se formará precipitado de cloruro de
plata cuyo Kplata cuyo KSS = 1,7= 1,7 xx 1010-10-10
a 25ºC al añadir a 250 cma 25ºC al añadir a 250 cm33
dede
cloruro de sodio 0,02 M 50 cmcloruro de sodio 0,02 M 50 cm33
de nitrato de plata 0,5 M.de nitrato de plata 0,5 M.
AgClAgCl(s)(s) ↔↔ AgAg++
(ac)(ac) + Cl+ Cl−−
(ac)(ac)
KKSS == [Ag[Ag++
]] xx [Cl[Cl−−
] =] = ss22
n(Cln(Cl−−
) = 0,25 L) = 0,25 L xx 0,02 mol/L = 0,005 mol0,02 mol/L = 0,005 mol
Igualmente: n(AgIgualmente: n(Ag++
) = 0,05 L) = 0,05 L xx 0,5 mol/L = 0,025 mol0,5 mol/L = 0,025 mol
[Ag[Ag++
]] xx [Cl[Cl−−
] = 0,0167 M] = 0,0167 M xx 0,0833 M =1,39 x 100,0833 M =1,39 x 10−−33
MM22
Como [AgComo [Ag++
] x [Cl] x [Cl−−
] > K] > KSS entoncesentonces precipitaráprecipitará..
0,005mol
[Cl ] 0,0167M
0,25L 0,05L
−
= =
+
0,025mol
[Ag ] 0,0833M
0,25L 0,05 L
+
= =
+

30/01/15 56
Producto de solubilidad en otro tipoProducto de solubilidad en otro tipo
de electrolito.de electrolito.
Tipo ATipo A22BB:: AA22BB (s)(s) ↔↔ 2 A2 A++
(ac)(ac) + B+ B22−−
(ac)(ac)
Conc. eq. (mol/l): cConc. eq. (mol/l): c 22ss ss
Y la constante de equilibrio tiene la expresión:Y la constante de equilibrio tiene la expresión:
Las misma expresión será para electrolitos tipoLas misma expresión será para electrolitos tipo ABAB2.2.
Tipo ATipo AaaBBbb:: AAaaBBbb (s)(s) ↔↔ a Aa Ab+b+
(ac)(ac) + b B+ b Baa−−
(ac)(ac)
Conc. eq. (mol/l):Conc. eq. (mol/l): cc aass bbss
2 3
(2 ) 4= × =SK s s s
( ) ( ) +
= × =a b a b a b
SK as bs a b s += Sa b
a b
K
s
a b
⇒
3
4
= SK
s⇒

30/01/15 57
Factores que afectan a la solubilidadFactores que afectan a la solubilidad
Además de laAdemás de la temperaturatemperatura, existen otro factores que, existen otro factores que
influyen en la solubilidad por afectar a lainfluyen en la solubilidad por afectar a la
concentración de uno de los iones de un electrolitoconcentración de uno de los iones de un electrolito
poco soluble.poco soluble.
Estos son:Estos son:
 Efecto ion común.Efecto ion común.
 Formación de un ácido débil.Formación de un ácido débil.
 Formación de una base débil.Formación de una base débil.
 pH.pH.
 Formación de complejos estables.Formación de complejos estables.
 Reacciones redox.Reacciones redox.

30/01/15 58
Efecto ion común.Efecto ion común.
Si a una disolución saturada de un electrolito pocoSi a una disolución saturada de un electrolito poco
soluble añadimos otra sustancia que aporta uno desoluble añadimos otra sustancia que aporta uno de
los iones, la concentración de éste aumentará.los iones, la concentración de éste aumentará.
Lógicamente, la concentración del otro ion deberáLógicamente, la concentración del otro ion deberá
disminuir para que el producto de las concentracionesdisminuir para que el producto de las concentraciones
de ambos permanezca constante.de ambos permanezca constante.
Como se rompe el equilibrio, el sistema se desplaza aComo se rompe el equilibrio, el sistema se desplaza a
la izquierda (por el P.de Le Chatelier) y la solubilidad,la izquierda (por el P.de Le Chatelier) y la solubilidad,
que mide la máxima concentración de soluto disuelto,que mide la máxima concentración de soluto disuelto,
en consecuencia, disminuirá.en consecuencia, disminuirá.

30/01/15 59
Ejemplo:Ejemplo: ¿Cuál será la solubilidad del cloruro de plata¿Cuál será la solubilidad del cloruro de plata
si añadimos nitrato de plata hasta una concentraciónsi añadimos nitrato de plata hasta una concentración
final 0,002 M?final 0,002 M?
AgClAgCl(s)(s) ↔↔ AgAg++
(ac)(ac) + Cl+ Cl −−
(ac)(ac)
KKSS == 1,7 x 101,7 x 10-10-10
== [Ag[Ag++
]] xx [Cl[Cl−−
] =] = ss22
Al añadir el AgNOAl añadir el AgNO33, la [Ag, la [Ag++
] sube hasta 2] sube hasta 2 xx1010−−33
M, pues seM, pues se
puede despreciar la concentración que había antes.puede despreciar la concentración que había antes.
En consecuencia, el equilibrio se desplaza a la izquierdaEn consecuencia, el equilibrio se desplaza a la izquierda
y la [Cly la [Cl−−
], es decir, la nueva solubilidad, debe disminuir.], es decir, la nueva solubilidad, debe disminuir.
10 5
Ss [Ag ] [Cl ] K 1,7 10 1,3 10 M+ − − −
= = = = × = ×
1
8
0
3
1,7 1
8,
0
[ ]
[ ] 2 1
5 1
0
0SK
s C
A
Ml
g
−
− −
+ −
×
= = = ×=
×

30/01/15 60
Ejercicio:Ejercicio: A 25 ml de una disolución saturada de bromuro de plataA 25 ml de una disolución saturada de bromuro de plata
(AgBr) añadimos 5 ml de una disolución 0,1 M de nitrato de plata(AgBr) añadimos 5 ml de una disolución 0,1 M de nitrato de plata
(AgNO(AgNO33). Explica la posible modificación de la solubilidad de la). Explica la posible modificación de la solubilidad de la
Sal, si la temperatura permanece constante. Ks (AgBr)=5, 2·10Sal, si la temperatura permanece constante. Ks (AgBr)=5, 2·10-13-13
Equilibrio:Equilibrio: AgBrAgBr (s)(s) ↔↔ AgAg++
(ac)(ac) + Br+ Br−−
(ac)(ac)
KKSS == 5, 2 x 105, 2 x 10−−1313
== [Ag[Ag++
] x [Br] x [Br−−
] =] = ss22
 Al añadir AgNOAl añadir AgNO33 que se disuelve totalmente, incrementamos laque se disuelve totalmente, incrementamos la
concentración inicial de Agconcentración inicial de Ag++
(efecto ion común), con lo que(efecto ion común), con lo que
QQ>Ks y por ello el equilibrio evoluciona desplazándose hacia>Ks y por ello el equilibrio evoluciona desplazándose hacia
los reacctivos y aumentando la cantidad de precipitado ylos reacctivos y aumentando la cantidad de precipitado y
disminuyendo la solubilidad del AgBr. A esta nueva solubilidad,disminuyendo la solubilidad del AgBr. A esta nueva solubilidad,
la llamaremos S´la llamaremos S´
AgNOAgNO3(s)3(s) →→ AgAg++
(ac)(ac) ++ NONO33
--
(ac)(ac)
0,1 M 0,1M0,1 M 0,1M
13 7
[ ] [ ] 5,2 10 7,2 10Ss Ag Br K M+ − − −
= = = = × = ×

30/01/15 61
Los moles de AgLos moles de Ag++
añadidos son: 0,1x5·10añadidos son: 0,1x5·10-3-3
= 5·10= 5·10-4-4
Como ahora están en un volumen de (25+5) mlComo ahora están en un volumen de (25+5) ml
[Ag+]= 5·10[Ag+]= 5·10-4-4
/30·10/30·10-3-3
= 1,67·10= 1,67·10-2-2
MM
AgBrAgBr (s)(s) ↔↔ AgAg++
(ac)(ac)
Conc. eq. (mol/l):Conc. eq. (mol/l): ss ´´++1,67·101,67·10-2-2
s´s´
Ks=Ks= [Ag+][Ag+]ee · [Br-]· [Br-]ee= (= (ss ´´++1,67·101,67·10-2-2
)·)·s´s´
Como el valor de s´s´ debe ser muy pequeño, menor que
7,2·10-7
M (es la que tenía la sal sin efecto de ion común) la
podemos despreciar frente a 1,67·101,67·10-2-2
. Con ello:. Con ello:
Ks=1,67·10Ks=1,67·10-2-2
··s´ =s´ = 5, 2·105, 2·10-13-13
s´s´=3,11·10-11
M

30/01/15 62
Ejercicio:Ejercicio: Calcula la solubilidad de una disolución de bromuro deCalcula la solubilidad de una disolución de bromuro de
plataplata cuyo Kcuyo Kss=5,2 x 10=5,2 x 10−−1313
¿cuál será la nueva solubilidad si a ½¿cuál será la nueva solubilidad si a ½
litro de disolución saturada de bromuro de plata le añadimos 0,2litro de disolución saturada de bromuro de plata le añadimos 0,2
ml de una disolución 0,001 M de bromuro de potasio?ml de una disolución 0,001 M de bromuro de potasio?
Equilibrio:Equilibrio: AgBrAgBr (s)(s) ↔↔ AgAg++
(ac)(ac)
KKSS == 5,2 x 105,2 x 10−−1313
== [Ag[Ag++
] x [Br] x [Br−−
] =] = ss22
n(Brn(Br−−
))00 = 0,5 L x7,2= 0,5 L x7,2x10x10−−77
mol/L = 3,6mol/L = 3,6x10x10−−77
molmol
n(Brn(Br−−
))añadañad = 0,0002 L x 0,001 mol/L = 2= 0,0002 L x 0,001 mol/L = 2x10x10−−77
molmol
n(Brn(Br−−
))totalestotales = 5,6x10= 5,6x10-7-7
mol;mol; [Br[Br--
]=]= 5,6x105,6x10-7-7
/0,5002= 1,12/0,5002= 1,12x10x10−−66
MM
Conc. inic. (mol/l): cConc. inic. (mol/l): c 7,27,2x10x10−−77
1,121,12x10x10−−66
Conc. eq. (mol/l): cConc. eq. (mol/l): c 7,27,2x10x10−−77
−−xx 1,121,12x10x10−−66
−−xx
KKSS == 5,2 x 105,2 x 10−−1313
== (7,2(7,2x10x10−−77
−−xx)·(1,12)·(1,12x10x10−−66
−−xx))
De donde x = 3,2De donde x = 3,2 x 10x 10−−77
ss’ = (7,2’ = (7,2 x 10x 10−−77
−−3,23,2 x 10x 10−−77
)) MM == 4,04,0 x10x10−−77
MM
Este caso no se puede resolver como el anterior porque ahora la cantidad debido al efecto del ion común y la nueva solubilidad sonEste caso no se puede resolver como el anterior porque ahora la cantidad debido al efecto del ion común y la nueva solubilidad son
del mismo orden (10del mismo orden (10-6-6
- 10- 10-7-7
) y por tanto no se puede despreciar una frente a la otra) y por tanto no se puede despreciar una frente a la otra
13 7
[ ] [ ] 5,2 10 7,2 10Ss Ag Br K M+ − − −
= = = = × = ×

30/01/15 63
Influencia del pH por formación deInfluencia del pH por formación de
un ácido débilun ácido débil..
Equilibrio solubilEquilibrio solubil: AB: AB(s)(s) ↔↔ AA−−
(ac)(ac) + B+ B++
(ac)(ac)
Equilibrio acidezEquilibrio acidez: HA: HA(ac)(ac) ↔↔ AA−−
(ac)(ac) + H+ H++
(ac)(ac)
Si el anión ASi el anión A−−
en que se disocia un electrolito poco solubleen que se disocia un electrolito poco soluble
forma un ácido débil HA, al aumentar la acidez o [Hforma un ácido débil HA, al aumentar la acidez o [H++
]]elel
equilibrio de disociación del ácido se desplazará hacia laequilibrio de disociación del ácido se desplazará hacia la
izquierda.izquierda.
En consecuencia, disminuirá [AEn consecuencia, disminuirá [A−−
], con lo que se], con lo que se
solubilizará más electrolito AB.solubilizará más electrolito AB.
Ejemplo:Ejemplo: al añadir un ácido fuerte sobre el ZnCOal añadir un ácido fuerte sobre el ZnCO33, se, se
formará Hformará H22COCO33, ácido débil, y al disminuir [CO, ácido débil, y al disminuir [CO33
22−−
], se], se
disolverá más ZnCOdisolverá más ZnCO3,3, pudiéndose llegar a disolver porpudiéndose llegar a disolver por
completo.completo.

30/01/15 64
Cambio en la solubilidad porCambio en la solubilidad por
formación de una base débilformación de una base débil..
Suele producirse a partir de sales solubles que contienen elSuele producirse a partir de sales solubles que contienen el
catión NHcatión NH44
++
..
NHNH44ClCl(s)(s) ↔↔ ClCl−−
(ac)(ac) + NH+ NH44
++
(ac)(ac)
Los NHLos NH44
++
reaccionan con los OHreaccionan con los OH−−
formándose NHformándose NH44OH alOH al
desplazar el equilibrio de la base hacia la izquierda.desplazar el equilibrio de la base hacia la izquierda.
Equil baseEquil base: NH: NH44OHOH (ac)(ac) ↔↔ NHNH44
++
(ac)(ac) + OH+ OH−−
(ac)(ac)
Es el método usual de disolver hidróxidos poco solubles talesEs el método usual de disolver hidróxidos poco solubles tales
como el Mg(OH)como el Mg(OH)22..
Equil. Solub.Equil. Solub.: Mg(OH): Mg(OH)22 ↔↔ MgMg2+2+
(ac)(ac) + 2 OH+ 2 OH−−
(ac).(ac).
En consecuencia, disminuirá [OHEn consecuencia, disminuirá [OH−−
], con lo que se solubilizará], con lo que se solubilizará
más Mg(OH)más Mg(OH)22..

30/01/15 65
Formación de un complejo estable.Formación de un complejo estable.
Un ion complejo es un ion formado por más de un átomo oUn ion complejo es un ion formado por más de un átomo o
grupo de átomos.grupo de átomos.
Ejemplos:Ejemplos: [Al(OH)[Al(OH)44]]−−
, [Zn(CN), [Zn(CN)44]]22−−
, [AlF, [AlF66]]33−−
, [Ag(NH, [Ag(NH33))22]]++
..
De esta manera, se pueden disolver precipitadosDe esta manera, se pueden disolver precipitados
añadiendo, por ejemplo, cianuro de sodio a electrolitosañadiendo, por ejemplo, cianuro de sodio a electrolitos
insolubles de cinc como el Zn(OH)insolubles de cinc como el Zn(OH)2,2, ya que al formarse elya que al formarse el
catión [Zn(CN)catión [Zn(CN)44]]22 −−
, que es muy estable., que es muy estable.
Así, disminuirá drásticamente la concentración de ZnAsí, disminuirá drásticamente la concentración de Zn2+2+
,,
con lo que se disolverá más Zn(OH)con lo que se disolverá más Zn(OH)22..
Igualmente, pueden disolverse precipitados de AgClIgualmente, pueden disolverse precipitados de AgCl
añadiendo amoniaco.añadiendo amoniaco.

30/01/15 66
Oxidación o reducción de iones.Oxidación o reducción de iones.
Si alguno de los iones que intervienen en un equilibrioSi alguno de los iones que intervienen en un equilibrio
de solubilidad se oxida o se reduce comode solubilidad se oxida o se reduce como
consecuencia de añadir un oxidante o reductor, laconsecuencia de añadir un oxidante o reductor, la
concentración de este ion disminuirá.concentración de este ion disminuirá.
En consecuencia, el equilibrio del electrolito insolubleEn consecuencia, el equilibrio del electrolito insoluble
se desplazará hacia al derecha, disolviéndose ense desplazará hacia al derecha, disolviéndose en
mayor cantidad.mayor cantidad.
Ejemplo:Ejemplo: El CuS se disuelve fácilmente en ácidoEl CuS se disuelve fácilmente en ácido
nítrico, ya que éste es oxidante y oxida el Snítrico, ya que éste es oxidante y oxida el S22−−
a Sa S00
..
3 CuS + 2 NO3 CuS + 2 NO33
−−
+ 8 H+ 8 H++
↔↔ 3 S3 S00
+ 3 Cu+ 3 Cu2+2+
+ 2 NO + 4 H+ 2 NO + 4 H22OO

Equilibrio químico buena

Recommandé

Recommandé

Contenu connexe

Tendances

Tendances (20)

Similaire à Equilibrio químico buena

Similaire à Equilibrio químico buena (20)

Equilibrio químico buena