Apuntes - Equilibrio químico. Tablas y figuras PDF

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EQUILIBRIO QUÍMICO TABLAS Y FIGURAS

Principio de Le Chatelier “Cuando se somete a un sistema en equilibrio a una modificación de la temperatura, presión o concentración de alguna de las especies reaccionantes, el sistema responde alcanzando un nuevo equilibrio que contrarresta parcialmente el efecto de la modificación”

Principio de Le Chatelier Efecto debido a la modificación en la concentración de reactivos o productos

Principio de Le Chatelier Efecto debido a la modificación de la presión o volumen •Añadiendo o extrayendo un reactivo o producto gaseoso (caso anterior). •Modificación de la presión por cambio del volumen del sistema. • Añadiendo un gas inerte a la mezcla de reacción a volumen constante. •NOTA: Estos efectos no tienen demasiada importancia cuando tratamos con fases condensadas.

Principio de Le Chatelier Efecto debido a la modificación de la presión o volumen

Energía libre de Gibbs G= H T S • Si G < 0, el proceso es espontáneo. • Si G > 0, el proceso es no espontáneo. • Si G = 0, el proceso está en equilibrio.

Criterio de espontaneidad

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Energía libre de Gibbs Energía libre de Gibbs estándar de formación, Gf Es la variación de energía libre de Gibbs para una reacción en la que se forma una sustancia en su estado estándar a partir de sus elementos en sus formas de referencia en el estado estándar. La Gº de los elementos en sus estados estándar y su forma de referencia es cero.

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Energía libre de Gibbs Energía libre de Gibbs estándar de una reacción, G . Se define como el cambio de energía libre de Gibbs de una reacción cuando todos los reactivos y productos están en su estados estándar. ∆G = np∆Gf (productos) - nr∆Gf (reactivos) np son los coeficientes estequiométricos de los productos; nr son los coeficientes estequiométricos de los reactivos.

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Usando los valores tabulados, calcular la Gº a 25ºC para la reducción del óxido de Fe(III) con CO: Fe2O3(s) + 3CO(g)

2Fe(s) + 3CO2(g)

Gº = [2 Gºf (Fe(s)) + 3 Gºf (CO2(g))] [1 Gºf (Fe2O3(s)) + 3 Gºf (CO(g))] Gº = [(2 mol)(0 kJ/mol) + (3 mol)( 394.4 kJ/mol)] [(1 mol)( 742.2 kJ/mol) + (3 mol)( 137.2 kJ/mol)] Gº=

29.4 kJ

Energía libre de Gibbs y equilibrio Energía libre de Gibbs en condiciones no estándar, G. En condiciones estándar: G = H TS La mayoría de las reacciones se llevan a cabo en condiciones no estándar G = H T S ¿Qué relación hay entre G y G ?

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Energía libre de Gibbs y equilibrio Energía libre de Gibbs y constante de equilibrio. Una vez alcanzado el equilibrio químico, G = 0 y Q = K.

Esto significa que con los datos termodinámicos de entalpías, entropías y energías libres de Gibbs en condiciones estándar tabulados puede conocerse la constante de equilibrio de multitud de reacciones químicas. 18

Calcular para la formación de (C2H4) a partir de C(s) e H2 (g) a 25ºC cuando las presiones parciales son de100 atm H2 y 0.10 atm C2H4. 2C(s) + 2H2(g)

C2H4(g) Gº = 68.1 kJ

G = Gº + RT ln Q

G = 39.6 kJ/mol

PC H 2 4 Qp = P 2 H2

Calcular Kp a 25ºC para la reacción: CaCO3(s)

CaO(s) + CO2(g)

Calcular Gº: Gº = [ Gºf (CaO(s)) + Gºf (CO2(g))]

[ Gºf (CaCO3(s))]

= [(1 mol)( 603.3 kJ/mol) + (1 mol)( 394.4 kJ/mol)] [(1 mol)( 1129.1 kJ/mol)] Gº = +131.4 kJ/mol Calcular ln K: Gº = RT ln K

ln K = 53.04

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Variación de G y K con la temperatura Aplicando el principio de Le Chatelier, podemos predecir, de forma cualitativa, como varía la constante de equilibrio con la temperatura. Veremos ahora la relación cuantitativa.

Dividiendo por RT:

Si suponemos que H y S son constantes, tenemos la ecuación de una recta.

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Variación de G y K con la temperatura

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Variación de G y K con la temperatura

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Variación de G y K con la temperatura También puede calcularse el valor de K a una temperatura dada conociendo H de la reacción y el valor de la constante para otra temperatura. K1 a T1 y K2 a T2:

Ecuación de Van’t Hoff 25...