Kp y la Temperatura - Apuntes 1 PDF

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Kp y la Temperatura - Química General 2 - FQBYF...

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Dependencia de Kp con la temperatura: Ecuación de van't Hoff La ecuación de van't Hoff en termodinámica química relaciona la variación de la temperatura absoluta (T) con la variación de la constante de equilibrio (K) dado por la diferencia de entalpía (ΔH). Esta ecuación fue propuesta inicialmente por Jacobus Henricus van 't Hoff: d ln kp H º  dT RT 2

[1]

Si se asume que el calor de reacción (ΔH) no varía con la temperatura, la integración indefinida de esta ecuación diferencial conduce a lo siguiente: ln kp  

H º  1   cte. R T 

[2]

En esta ecuación Kp es la constante de equilibrio a la temperatura absoluta T. ΔHº es la variación de entalpía y R es la constante de los gases. La grafica ln Kp vs. T, en esta ecuación, corresponde a una recta cuya pendiente negativa corresponde a –ΔHº / R. Para una reacción endotérmica (ΔH+), la grafica resultante corresponde a una del siguiente tipo:

De esta grafica podemos apreciar que las reacciones exotérmicas se ven favorecidas cuando disminuye la temperatura, ya que claramente se observa que al aumentar la T disminuye el valor de Kp y por lo tanto la cantidad de producto de la reacción, desfavoreciendo de este modo el avance de la misma. Este razonamiento es coincidente con lo que infiere el principio de le Chatellier-Braum. En el caso que la ecuación de van´t Hoff se integre en forma definida se obtiene la siguiente ecuación: ln Kp 2  ln Kp1 

1  H º  1  R T 2 T 1 

[3]

Esta ecuación nos permite calcular como varia la constante de equilibrio Kp con la T. Considerando las relaciones entre la energía libre de Gibbs y la constante de equilibrio: ΔGº = ΔHº – TΔSº y ΔGº = – RT ln Kp la ecuación [2] también se podría escribir de la siguiente manera: ln kp  

De esta grafica podemos apreciar que las reacciones endotérmicas se ven favorecidas cuando aumente la temperatura, ya que claramente se observa que al aumentar la T también aumenta Kp y por lo tanto la cantidad de producto de la reacción, favoreciendo de este modo el avance de la misma. Este razonamiento es coincidente con lo que infiere el principio de le Chatellier-Braum. El mismo análisis puede realizarse para una reacción exotérmica (ΔH–), la grafica resultante corresponde a una del siguiente tipo:

S º H º  1   R  T  R

[4]

Donde el factor ΔSº/R (la variación de la entalpía dividida la constante de los gases) corresponde a la constante de integración de la ecuación [2]. Aquí se ve que en el equilibrio químico interviene dos factores: (a) factor energético (ΔHº/R) y (b) factor entrópico (ΔSº/R), siendo la temperatura (T) el termino regulador porque: a altas temperaturas el equilibrio se logra con mayor cantidad de desorden entonces hay una mayor contribución del termino entrópico (ΔSº). Mientras que, a bajas temperaturas el equilibrio se logra con menor cantidad de desorden y entonces hay una mayor contribución del termino energético (ΔHº)....