Equilibrio químico

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EQUILIBRIO QUÍMICO Cedillo Martinez Manuel Alberto Dolores Mendoza Fátima Vanesa Sevilla Zamorano Jorge Uriel Mendoza Tornez David

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EQUILIBRIO QUÍMICO Cedillo Martinez Manuel Alberto

Dolores Mendoza Fátima Vanesa

Sevilla Zamorano Jorge Uriel

Mendoza Tornez David

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Equilibrio químico El equilibrio químico es un estado en el que no se

observan cambios visibles en el sistema. Sin embargo, a nivel molecular existe una gran actividad debido a que las moléculas de reactivos siguen produciendo moléculas de productos.

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Constante de equilibrio químico En el equilibrio las concentraciones de reactivos y

productos permanecen constantes en determinadas condiciones de presión y temperatura. Se le llama constante de equilibrio.

El valor de la constante de equilibrio depende de la temperatura del sistema, por lo que siempre tiene que especificarse.

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Energía de activación La energía de activación suele utilizarse para denominar

la energía mínima necesaria para que se produzca una reacción química dada.

Para que ocurra una reacción entre dos moléculas, éstas deben colisionar en la orientación correcta y poseer una cantidad de energía mínima.

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Energía de Ionización La energía de ionización, o también llamada potencial de ionización,

es la energía mínima necesaria para arrancar a un átomo en estado gaseoso su electrón más externo (el más débilmente unido a él).

Influyen tres factores en la energía de ionización:

-Número atómico: a mayor número atómico, (más protones), mayor será la energía necesaria para ionizarlo.

-Radio atómico: a mayor distancia la fuerza de atracción entre el núcleo y el e‑ disminuye y, por lo tanto, la energía de ionización disminuirá, ya que será más fácil arrancarlo.

-Orbitales atómicos completos o semicompletos, ya que dan estabilidad al átomo y por lo tanto costará más arrancarle un electrón.

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Energía de Ionización Por estas tres razones, con algunas excepciones, aumenta a

lo largo del Sistema Periódico de la siguiente manera:

-En un grupo aumenta hacia arriba debido a que al pasar de un elemento al inferior, contiene una capa más y por lo tanto, los electrones de la capa de valencia, al estar más alejados del núcleo, estarán menos atraídos por él y costará menos energía arrancarlos.

-En un mismo período, en general, aumenta a medida que nos desplazamos hacia la derecha, ya que los elementos allí situados tienen tendencia a ganar electrones y por lo tanto costará mucho más arrancarlos que a los de la izquierda que, al tener pocos electrones en la última capa les costará mucho menos perderlos.

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Disociación de enlace La energía de disociación de enlace es

una manera de medir la fuerza de un enlace químico. Se puede definir como la energía que se necesita para disociar un enlace mediante homólisis.

CH3CH2-H → CH3CH2 + HD0 = ΔH = 101,1 kcal/mol (423.0 kJ/mol)

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Energías de Disociación

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Enlaces Interatómicos Este tipo de enlaces se da entre átomos de dos o mas

elementos, este tipo de enlaces a su vez se divide en tres tipos diferentes, cada uno con propiedades diferentes a los otros, estos son:

  ENLACE IONICO: Este tipo de enlace se da entre un elemento

metal y un no metal, en él, el elemento metal cede electrones al no metal, con esto el no metal llena su ultimo orbital y el metal queda con su ultimo orbital completo, con esto, ambos alcanzan la estabilidad.

CARACTERISTICAS DE LOS COMPUESTOS FORMADOS POR ENLACES IONICOS: Son sólidos, son buenos conductores del calor y la electricidad Tienen altos puntos de fusión y ebullición, se disuelven fácilmente en agua

 

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Enlaces Interatómicos ENLACE COVALENTE Este tipo de enlace se da entre

elementos no metales, en el los átomos lo forman comparten los electrones de su ultimo orbital con los otros átomos para que así alcancen la estabilidad. En este tipo de enlace, los átomos no ganan ni pierden electrones, los comparten.

CARACTERISTICAS DE LOS COMPUESTOS FORMADOS POR ENLACES COVALENTES: Se pueden presentar en cualquier estado de agregación de la materia. Son malos conductores del calor y la electricidad. Tienen puntos de fusión y ebullición relativamente bajos. Son solubles en diversos solventes pero no en el agua.

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Enlaces Intermoleculares El enlace intermolecular es la unión que como

resultado de las fuerzas de carácter electrostático que se establecen entre las moléculas, consigue mantenerlas unidas en una red cristalina.

-Enlace de hidrógeno: Enlace que se establece entre un átomo de H de una molécula, que por ir unido a F, O ó N (los 3 átomos más electronegativos) tiene una gran densidad de carga positiva, y un átomo de F, O ó N de otra molécula que tendrá una gran densidad de carga negativa.

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Reacción Exotérmica En una reacción exotérmica la energía contenida en los

reactivos es mayor que la requerida en la formación de los productos, por esta razón la energía no utilizada se libera.

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Reacción Endotérmica En el caso de una reacción endotérmica la cantidad de

energía contenida en los reactivos es menor, con respecto a la necesaria para la formación de los productos, por esta razón es necesario suministrar constantemente energía del entorno para que la reacción progrese.

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Graficas A relación entre la velocidad de reacción y la

energía de activación se puede ilustrar gráficamente por medio de un diagrama de energía potencial de una reacción.Este diagrama es la gráfica de energía potencial vs la coordenada de reacción, que a su vez representa el progreso de la reacción según pasa de reactantes a productos. La siguiente figura muestra un diagrama típico:

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Graficas A lo largo de la curva de energía

potencial, el estado de transición representa el punto de más alta energía y, por ende, el más difícil de alcanzar. La velocidad de formación del complejo activado determinará la velocidad total de la reacción

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Factores que afectan la rapidez de una reacción química

Una reacción química se produce mediante colisiones eficaces entre las partículas de los reactivos, por tanto, es fácil deducir que aquellas situaciones o factores que aumenten el número de estas colisiones implicarán una mayor velocidad de reacción. Veamos algunos de estos factores.

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Temperatura Al aumentar la temperatura, también lo hace la velocidad

a la que se mueven las partículas y, por tanto, aumentará el número de colisiones y la violencia de estas. El resultado es una mayor velocidad en la reacción. Se dice, de manera aproximada, que por cada 10 °C de aumento en la temperatura, la velocidad se duplica.

Esto explica por qué para evitar la putrefacción de los alimentos los metemos en la nevera o en el congelador. Por el contrario, si queremos cocinarlos, los introducimos en el horno o en una cazuela puesta al fuego.

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Grado de División o Estado Físico de los Reactivos

En general, las reacciones entre gases o entre sustancias en disolución son rápidas ya que las mismas están finamente divididas, mientras que las reacciones en las que aparece un sólido son lentas, ya que la reacción sólo tiene lugar en la superficie de contacto.

Si en una reacción interactúan reactivos en distintas fases, su área de contacto es menor y su rapidez también es menor. En cambio, si el área de contacto es mayor, la rapidez es mayor.

Si los reactivos están en estado líquido o sólido, la pulverización, es decir, la reducción a partículas de menor tamaño, aumenta enormemente la velocidad de reacción, ya que facilita el contacto entre los reactivos y, por tanto, la colisión entre las partículas.

Por ejemplo, el carbón arde más rápido cuanto más pequeños son los pedazos; y si está finamente pulverizado, arde tan rápido que provoca una explosión.

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Naturaleza de los reactivos Dependiendo del tipo de reactivo que intervenga, una

determinada reacción tendrá una energía de activación: -Muy alta, y entonces será muy lenta. -Muy baja, y entonces será muy rápida. Así, por ejemplo, si tomamos como referencia la oxidación

de los metales, la oxidación del sodio es muy rápida, la de la plata es muy lenta y la velocidad de la oxidación del hierro es intermedia entre las dos anteriores.

Otro ejemplo, las reacciones en las que no hay reajuste de enlaces, como en algunas reacciones redox en las que solo hay intercambio de electrones entre iones son rápidas, mientras que las reacciones en las que hay ruptura y formación de enlaces son lentas.

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Concentración de los reactivos Si los reactivos están en disolución o son gases

encerrados en un recipiente, cuanto mayor sea su concentración, más alta será la velocidad de la reacción en la que participen, ya que, al haber más partículas en el mismo espacio, aumentará el número de colisiones.

El ataque que los ácidos realizan sobre algunos metales con desprendimiento de hidrógeno es un buen ejemplo, ya que este ataque es mucho más violento cuanto mayor es la concentración del ácido.

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Presencia de un catalizador

Los catalizadores son sustancias que aumentan o disminuyen la rapidez de una reacción sin transformarse. La forma de acción de los mismos es modificando el mecanismo de reacción, empleando pasos elementales con mayor o menor energía de activación. En ningún caso el catalizador provoca la reacción química; no varía su calor de reacción. Los catalizadores se añaden en pequeñas cantidades y son muy específicos; es decir, cada catalizador sirve para unas determinadas reacciones. El catalizador se puede recuperar al final de la reacción, puesto que no es reactivo ni participa en la reacción.

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Teoría de las colisiones La teoría de las colisiones propuesta por Max Trautz y William

Lewis en 1916 y 1918, Esta teoría está basada en la idea que partículas reactivas deben colisionar para que una reacción ocurra, pero solamente una cierta fracción del total de colisiones tiene la energía para conectarse efectivamente y causar transformaciones de los reactivos en productos. Esto es porque solamente una porción de las moléculas tiene energía suficiente y la orientación adecuada (o ángulo) en el momento del impacto para romper cualquier enlace existente y formar nuevas.

Partículas de diferentes elementos reaccionan con otras por presentar energía de activación con que aciertan las otras. Si los elementos reaccionan con otros, la colisión es llamada de suceso, pero si la concentración de al menos uno de los elementos es muy baja, habrá menos partículas para otros elementos reaccionar con aquellos y la reacción irá a suceder mucho más lentamente.

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Teoría de las Colisiones Los átomos de las moléculas de los reactivos están

siempre en movimiento, generando muchas colisiones (choques). Parte de estas colisiones aumentan la velocidad de reacción química. Cuantos más choques con energía y geometría adecuada exista, mayor la velocidad de la reacción

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Principio de Le Chatelier Existen diversos factores capaces de modificar el estado

de equilibrio en un proceso químico, como son: la temperatura, la presión (afectando al volumen) y las concentraciones.

La influencia de estos tres factores se puede predecir, de una manera cualitativa por el Principio de Le Chatelier, que dice lo siguiente:

Si en una reacción química en equilibrio se modifican la presión, la temperatura o la concentración de alguna de las especies reaccionantes, la reacción evolucionará en uno u otro sentido hasta alcanzar un nuevo estado de equilibrio.

Este principio es equivalente al principio de la conservación de la energía.

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Efecto de la temperatura

Es la única variable que, además de influir en el equilibrio, modifica el valor de su constante.

Si una vez alcanzado el equilibrio se aumenta la temperatura, el sistema se opone a ese aumento de energía calorífica desplazándose en el sentido que absorba calor; es decir, hacia el sentido que marca la reacción endotérmica.

Aquí debemos recordar que en las reacciones químicas existen dos tipos de variación con la temperatura:

Exotérmica: aquella que libera o desprende calor. Endotérmica: aquella que absorbe el calor.

Es importante hacer notar que a bajas temperaturas, la reacción requiere más tiempo, debido a que bajas temperaturas reducen la movilidad de las partículas involucradas. Para contrarrestar este efecto se utiliza un catalizador para acelerar la reacción.

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Catalizadores Respecto a los catalizadores, se ha

determinado que estos no tienen  ningún efecto sobre la concentración de los reaccionantes y de los productos en equilibrio. Esto se debe a que si un catalizador acelera la reacción directa también hace lo mismo con la reacción inversa, de modo que si ambas reacciones se aceleran en la misma proporción, no se produce ninguna alteración del equilibrio.

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Presión Si aumenta la presión la reacción se desplazará

hacia donde exista menor número de moles gaseosos, para así contrarrestar el efecto de disminución de volumen, y viceversa.

Lógicamente, en el caso de que las cantidades de moles gaseosos sean iguales para cada lado de la ecuación, no se producirán cambios, es decir que el equilibro no se desplazará. También se puede aumentar la presión del sistema sin afectar el equilibrio agregando un gas noble.

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Efecto de las concentraciones

Un aumento en la concentración de uno de los reactivos hace que el equilibrio se desplace hacia la formación de productos, y a la inversa en el caso de que se disminuya dicha concentración. Y un aumento en la concentración de los productos hace que el equilibrio se desplace hacia la formación de reactivos, y viceversa en el caso de que se disminuya.

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Bibliografías http://www.quimicayalgomas.com/quimica-general/equilibrio-quimico/ http://prepa8.unam.mx/academia/colegios/quimica/infocab/unidad223.ht

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