Equilibrio químico y velocidad de reacción presentación

1. Equilibrio Químico

2. Muchas reacciones químicas finalizan cuando las sustancias reaccionantes se agotan. A este tipo de reacción se le conoce como reacción irreversible . Sin embargo, en la mayoría de los casos, los reactantes se convierten en productos y los productos en reactantes. Cuando esto ocurre, se dice que la reacción es reversible . Se produce un Equilibrio Químico cuando los reactantes se forman tan rápidamente como los productos, de modo que la composición de la mezcla permanece constante y no cambia con el tiempo. Un equilibrio químico se representa con la siguiente ecuación: a A + b B  c C + d D Proceso dinámico y reversible

4. En toda reacción química reversible, el producto de las concentraciones de las sustancias que se obtienen en la reacción, dividido por el producto de las concentraciones de las sustancias reaccionantes, tomadas las concentraciones en el momento de equilibrio, es una cantidad constante llamada constante de equilibrio .

8. CO (g) + 2H 2 (g)  CH 3 OH (g) Condición inicial 3 volúmenes de gas 1 volumen de gas En este caso al aumentar la presión el equilibrio se desplazará hacia la formación de productos. Cuando no existe diferencia de volúmenes entre reactantes y productos, la variación de presión no afectará al sistema en equilibrio, por lo tanto, tampoco modificará el valor de la constante de equilibrio.

14. [H 2 ][CO 2 ] [H 2 O] [CO] [HI] 2 [H 2 ] [I 2 ] [NOBr] 2 [Br 2 ][NO] 2 [O 2 ] 3 [O 3 ] 2 [C 10 H 12 ] [C 5 H 6 ] 2 [NH 3 ] [N 2 ] 1/2 [H 2 ] 3/2 [H + ] [HS - ] [H 2 S]

16. CaCO 3 (s)  CaO (s) + CO 2 (g) K c ’ = ---------------- K c = [CO 2 ] [CaO][CO 2 ] [CaCO 3 ]

17. [CO 2 ] [CO 2 ] [H 2 O] (s) (s) (s) (s) (s) (s) (s) (s) (s) + [CO 2 ] [CO] [H 2 O] 2 [CO 2 ] [H 2 ] 2 [O 2 ] [H 2 O 2 ] 2 [H 2 O] 3 1

20. Cinética Química

23. Teoría de las colisiones Las reacciones químicas se producen por los choques eficaces entre las moléculas de reactivos I I H H Choque eficaz No eficaz I I I I H H H H I I H H I I H H I 2 + H 2 HI + HI I 2 H 2 Veamos la reacción de formación del HI a partir de I 2 e H 2 Además del choque adecuado las moléculas tienen que tener una energía suficiente, esta energía mínima se denomina Energía de activación .

26. 1. Concentración de sustancias reaccionantes Al aumentar la concentración aumenta la posibilidad de que el numero de choques sean efectivos, y por tanto aumentara la velocidad de la reacción. Asi : Cl 2 (g) + H 2 (g) --> 2HCl(g) experimentalmente se sabe que la velocidad de la reacción es proporcional a la concentración de Cl 2 y H 2 v = K[H 2 ] [Cl 2 ]

27. Grafica de concentración de reactivos en el tiempo N 2 + 3H 2  2NH 3

28. 2. Temperatura Se observa experimentalmente que la velocidad de las reacciones químicas aumenta con la temperatura. Al aumentar la temperatura aumentara la energía cinética y también el porcentaje del numero de choques efectivos entre moléculas, puesto que al aumentar adquieren una mayor energía de activación (Ea) y con ello aumentara la velocidad de reacción.

29. 3. Estado físico de los reactivos Las condiciones más favorables para que se produzcan choques eficaces entre las sustancias reaccionantes son aquellas en que las moléculas se encuentran en estado gaseoso o bien disueltas formando iones. “ cuando en la reacción intervienen especies gaseosas, la velocidad de reacción dependerá del numero de enlaces que han de romperse y del numero de moléculas que han de colisionar ”

30. 4. Influencia de catalizador Un catalizador “ es una sustancia que, aun en cantidades muy pequeñas, varia en gran medida la velocidad de un proceso químico sin apreciar apenas ningún cambio en si mismo ” Su acción se limita, exclusivamente a modificar la energía de activación (Ea).

31. Teoría del Estado de Transición En las reacciones químicas ocurre la ruptura y la formación de enlaces químicos. La energía asociada a estos procesos es del tipo potencial Un Estado de Transición se define como una especie, en la cual se estan rompiendo y formando enlaces.

32. Perfil de reacción: N 2 O + NO  N 2 + NO 2

33. Reacción exotérmica A + B 2  AB + B + calor

34. Reacción Endotérmica A + B 2 + calor  AB + B

35. Energía de activación Energía Transcurso de la reacción Complejo activado Reactivos  H<0 Energía de activación Transcurso de la reacción Complejo activado Reactivos  H>0 Energía Reacción exotérmica Reacción endotérmica Productos Productos E.A E.A Los catalizadores negativos aumentan la energía de activación Los catalizadores positivos disminuyen la energía de activación E.A sin catalizador E.A con catalizador negativo E.A con catalizador positivo

36. Medidas de velocidad de reacción Durante una reacción química, las concentraciones de las especies cambian con el tiempo. La velocidad de una reacción se mide a través de la variación de las concentraciones de reactantes o productos con respecto al tiempo.

37. Variación de las concentraciones en el tiempo

38. Expresión de la velocidad