EQUILIBRIO QUÍMICO QUÍMICA BACHILLERATO

EQUILIBRIO QUÍMICO PARA QUÍMICA DE 2º DE BACHILLERATO:

VÍDEO RESUMEN CON TODO LO IMPORTANTE DE EQUILIBRIO QUÍMICO: https://youtu.be/2q61cjOGJF8

INTRODUCCIÓN A EQUILIBRIO QUÍMICO:

El equilibrio químico es un concepto fundamental en la química que se estudia en el segundo año de Bachillerato en España.

Este fenómeno ocurre cuando una reacción química alcanza un estado en el cual la concentración de los productos y los reactivos permanece constante con el tiempo. Esto no significa que la reacción haya cesado, sino que las velocidades de las reacciones directa e inversa son iguales, lo que lleva a la estabilidad de las concentraciones de las sustancias químicas involucradas.

Para comprender el equilibrio químico, es esencial familiarizarse con la Ley de Acción de Masas y la constante de equilibrio (K).

La ley de acción de masas se expresa de la siguiente manera para una reacción genérica:

a A + b B ⇌ c C + d D

Donde:

‘a’ y ‘b’ son los coeficientes estequiométricos de los reactivos (A y B).

‘c’ y ‘d’ son los coeficientes estequiométricos de los productos (C y D).

La constante de equilibrio (K) se define como la relación de las concentraciones de los productos (C y D) dividida por las concentraciones de los reactivos (A y B) en una reacción química en equilibrio. Matemáticamente, se expresa como:

K = [C]^c [D]^d / [A]^a [B]^b

Cuando K es mucho mayor que 1, significa que la reacción está favorecida hacia la formación de productos. Si K es mucho menor que 1, la reacción se encuentra favorecida hacia los reactivos. Cuando K está cerca de 1, la reacción está en un estado de equilibrio dinámico, con la formación de productos y reactivos al mismo ritmo.

Un ejemplo simple de equilibrio químico es la descomposición del dioxígeno (O₂) en oxígeno atómico (O) a alta temperatura:

2 O₂⇌ 2 O

Para esta reacción, la constante de equilibrio K se expresa como:

K = [O]² / [O₂]²

El equilibrio químico es un concepto crucial que permite a los químicos predecir el comportamiento de las reacciones y ajustar las condiciones para obtener los resultados deseados en diversos procesos químicos. En futuras lecciones, exploraremos cómo cambiar la temperatura, la presión y la concentración de reactantes afecta el equilibrio químico y cómo podemos utilizar este conocimiento en la práctica.

Ahora que hemos introducido el concepto de equilibrio químico, es fundamental explorar más a fondo cómo funciona y cómo podemos predecir y modificar las condiciones para influir en este equilibrio. Para ello, planteemos algunas preguntas y razonamientos clave:

Pregunta 1: ¿Qué sucede a nivel molecular durante un equilibrio químico?

Razonamiento 1: Durante una reacción química en equilibrio, las moléculas de los reactivos se están convirtiendo en productos al mismo ritmo que las moléculas de los productos se están convirtiendo en reactivos. Esto crea un estado dinámico en el que aparentemente nada cambia a nivel macroscópico, pero a nivel microscópico, las moléculas están en constante movimiento y cambio.

Pregunta 2: ¿Cómo podemos predecir la dirección en la que se desplazará el equilibrio químico?

Razonamiento 2: La dirección en la que se desplaza el equilibrio químico puede predecirse utilizando la constante de equilibrio (K) que mencionamos anteriormente. Si conocemos las concentraciones iniciales de los reactivos y productos, y sabemos el valor de K, podemos determinar si la reacción está favorecida hacia los productos, los reactivos o está en equilibrio.

Pregunta 3: ¿Cómo afecta la concentración de reactantes o productos al equilibrio químico?

Razonamiento 3: Cambiar la concentración de reactivos o productos puede desplazar el equilibrio químico en una dirección específica. Si aumentamos la concentración de reactantes, la reacción se desplazará hacia los productos para consumir los reactivos adicionales. Por el contrario, si aumentamos la concentración de productos, la reacción se desplazará hacia los reactivos. Esto se conoce como el principio de Le Chatelier.

Pregunta 4: ¿Cómo influyen la temperatura y la presión en el equilibrio químico?

Razonamiento 4: La temperatura y la presión también pueden influir en el equilibrio químico. Aumentar la temperatura favorecerá la reacción endotérmica (absorción de calor) y desfavorecerá la reacción exotérmica (liberación de calor). Cambiar la presión afecta principalmente a las reacciones en las que intervienen gases. Estos cambios en la temperatura y la presión pueden alterar el valor de K y, por lo tanto, el estado de equilibrio.

Estas preguntas y razonamientos nos proporcionan una base sólida para explorar más en profundidad el equilibrio químico. Investigaremos ejemplos concretos de reacciones en equilibrio, calcularemos constantes de equilibrio, y utilizaremos el principio de Le Chatelier para predecir y controlar cambios en las condiciones de equilibrio. ¡El equilibrio químico es un aspecto apasionante de la química que nos permite comprender y controlar una amplia gama de fenómenos en el mundo que nos rodea!

EJERCICIO Q2BE2636:

Se introducen en un recipiente de 5 litros 0.250 mol de CO₂ y la misma cantidad de H_2.A 550 grados centígrados. Cuando se alcanza el equilibrio se obtiene la siguiente reacción gaseosa:

CO₂ + H₂⇌ CO + H₂O

Si cuanto se establece el equilibrio, la constante cinética de equilibrio es 0.14. Hallar:

Composición de los gases en el equilibrio
Si al alcanzar el equilibrio, a la mezcla anterior se le añaden 0.250 mol de CO₂. Calcular las concentraciones de todos los compuestos en el equilibrio.

Vídeo con la resolución del ejercicio: https://youtu.be/4YNGHgiZlAg

EJERCICIO Q2BE2639:

El CO₂ reacciona rápidamente con H₂S según la reacción:

CO₂ (g) + H₂S (g) ⇄ COS (g) + H₂O (g)

En un experimento se colocaron 0,1 mol de CO₂ en 2,5 L a 337 ºC y una cantidad suficiente de H₂S para que la presión total en el equilibrio sea 10 atm. Sabiendo que en la mezcla final había 0,01 mol de H₂O (g):

a) ¿Qué cantidad hay del resto en el equilibrio?

b) Calcula la constante Kc.

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EJERCICIO Q2BE2640:

Una mezcla gaseosa de 1 L, constituida inicialmente por 7,94 mol de hidrógeno gaseoso, H₂, y 5,30 mol de yodo gaseoso, I₂, se calienta a 445 ºC.

En el equilibrio se forman 9,52 mol de yoduro de hidrógeno también gaseoso.

a) Calcula el valor de la constante de equilibrio Kc a dicha temperatura.

b) Si hubiésemos partido de 4 mol de hidrógeno gaseoso y 2 mol de yodo gaseoso, ¿cuántos moles de yoduro de hidrógeno gaseoso habría en el equilibrio?

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EJERCICIO Q2BE2699:

En un matraz, en el que se ha practicado previamente el vacío, se introduce cierta cantidad de NaHCO₃ y se calienta a 100ºC. La presión en el equilibrio es 0.962 atm:

2 NaHCO₃(s) ⇆ Na₂CO₃ (s) + H₂O (g) + CO₂(g)

Calcula el valor de K_p para la descomposición de NaHCO₃a esa temperatura.

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EJERCICIO Q2BE2780:

En una vasija de 10 L mantenida a 270º. Se introducen 2,5 moles de pentacloruro de fósforo y se cierra herméticamente. La presión en el interior comienza entonces a elevarse debido a la disociación térmica del pentacloruro: PCl₅(g) ⇆ PCl₃(g) + Cl₂ (g). Cuando se alcanza el equilibrio la presión total es de 15,6 atm.

a) Calcula el número de moles de cada especie en el equilibrio.

b) Calcula la presión de cada gas en el equilibrio.

c) Obtén los valores de Kp y Kc.

IR AL ARTÍCULO QUE TIENE LA SOLUCIÓN PASO A PASO DEL EJERCICIO: EXAMEN FINAL DE QUÍMICA DE 2º DE BACHILLERATO. CONVOCATORIA ORDINARIA JUNIO DEL CURSO 2023-24

EJERCICIO Q2BE2796:

Para el equilibrio en el que el gas bromuro de hidrógeno genera bromo e hidrógeno gaseoso, responder a las siguientes cuestiones, cuando se parte de 1,2 moles de bromuro de hidrógeno en un volumen de hidrógeno:

a.- Hallar la concentración de las especies en equilibrio.

b.- Hallarel grado de disociación.

DATOS: Kc=7,7·10^-5

VÍDEO CON LA SOLUCIÓN DEL EJERCICIO: https://www.youtube.com/watch?v=u6MMEy_XvA8