Guia Equilibrio Quimico Proyectoiii

8/18/2019 Guia Equilibrio Quimico Proyectoiii

1/19

1

PNF- PEMMICROMISIÓN SIMÓN RODRÍGUEZ

DISCIPLINA QUÍMICAESTADO CARABOBO

Proyecto 3: El equilibrio, el pH y la vida en el planeta

“Estudio del equilibrio químico, leyes y principios y aplicacionesen diversos campos, para promover la construcción de un

ambiente sano y la salud integral”

Facilitadoras:Profa. Figuera, Luisanghy.

Profa. Salazar, Luz.


2/19

2

INDICE

p.La hemoglobina y el equilibrio químico………………………..………. 2El Equilibrio químico……………………………………………………… 2Sentido de una reacción…………………………………………………. 4Tipos de equilibrio………………………………………………………… 5Ley de acción de masas…………………………………………………. 6Constante de equilibrio…………………………………………………………… 7Cociente de reacción…………………………………………………….. 8Equilibrio de gases……………………………………………………….. 9Factores que afectan el equilibrio de una reacción…………………... 9

Algunas reglas y consideraciones para escribir la constante deequilibrio…………………………………………………………………… 11

Equilibrio Iónico…………………………………………………………… 12Teorías ácido- base……………………………………………………… 12Electrolitos………………………………………………………………… 12

Autoionización de agua………………………………………………….. 16pH y pOH………………………………………………………………….. 17Indicadores ácido base…………………………………………………. 18Escala de pH……………………………………………………………… 19


3/19

3

¿SABIAS QUÉ?

La hemoglobina es una proteína sanguínea que puede transportaroxígeno, un gas insoluble en medio acuoso, llevándolo a las diferentes partesdel organismo en donde es requerido para su buen funcionamiento, así comoproductos metabólicos como el CO2 y el hidrógeno, para su excreción.

En la reacción mediante la cual la hemoglobinareacciona con el oxígeno disuelto en la sangre, para sutransporte a los diferentes órganos del cuerpo se estableceun equilibrio químico que gobierna el proceso.

¿Por qué las personas queviven a mayor altitud poseen más hemoglobina

que las que viven al nivel del mar?

¿Cuál es el pH de la sangre y otras sustancias deimportancia biológica propias del ser humano?,¿Es ácida ó Básica?

Estudiemos sobre el equilibrio Químico para dar respuestas a estasinterrogantes.

Equilibrio Químico....

Analicemos las siguientes consideraciones de equilibrio químico deacuerdo a diferentes autores. Indaga otras definiciones y construye una propia.

“Es una reacción que nunca llega a completar -se, pues se produce

simultáneamente en ambos sentidos (los reactivos forman productos, y a suvez, éstos forman de nuevo reactivos). Es decir, se trata de un equilibriodinámico”. (Clara Campoamor)

“El equilibrio es un estado en el que no se observan cambios durante el tiempotranscurrido. Cuando una reacción química llega al estado de equilibrio las


4/19

4

concentraciones de reactivos y productos permanecen constantes en el tiemposin que se produzcan cambios visibles en el sistema”. (Raymond Chang)

“...En un principio, al colocar los reactivos, lareacción trascurre en un tiempo determinado, hastaque se alcanza cierto nivel de transformación;después de esto se mantienen constantes lasconcentraciones, tanto los reactivos como losproductos obtenidos. Este estado es lo que seconoce como Equilibrio Químico...”

“El equilibrio químico se alcanza cuando lasvelocidades de las reacciones directa e inversa se igualan, y lasconcentraciones netas de reactivos y productos permanecen constantes”.(Raymond Chang)

Lectura sugerida: ¿Hasta cuándo ocurren las reacciones químicas? ColecciónBicentenario, Ciencias Naturales, 4to año tomo 2. Lección 20.

RECORDEMOS…


5/19

5

¿Construye una definición de reacción reversible e irreversible

¿A qué se le conoce como reacción directa e inversa?

TIPOS DE EQUILIBRIO

Equilibrio Homogéneo

Reacción en la cuál tanto los reactivos como los productos están en una mismafase.

¿Sabias qué?

El amoníaco es un compuesto químico en estado natural gaseoso,incoloro, más ligero que el aire, tiene un olor desagradable.

Algunos refrigeradores antiguos usaban amoníacocomo refrigerante, y éste fue sustituido por los CFC.

(Cuál es el impacto ambiental de las sustanciasantes señaladas. Quién es Rachel Carson, de quétrata su libro “Primavera Silenciosa).

Investiga sobre otras aplicaciones del amoníaco anivel industrial.


6/19

6

¿Tiene el amoníaco alguna importancia o impacto para las plantas, los animalesy los seres humanos?. Considera el hecho que es producido y usado por elmetabolismo natural de los mamíferos.

Equilibrio Heterogéneo

Reacción en la cuál tanto los reactivos como los productos están endistintos estados físicos.Ejemplo:

¿Sabias qué?...

El carbonato de calcio se encuentra en muchas formas en la naturaleza, ysus usos a nivel industrial son incontables… Por ejemplo se utiliza en laindustria de pinturas y adhesivos, vidrios,cerámica, cosméticos, farmacia, nutrición animal,entre otros.

Indaga sobre su relación con la alimentación de losseres humanos.

¿Qué relación guarda ésta Oxisal con los cálculosrenales?

LEY DE ACCIÓN DE MASAS

Datos de interés…

-Fue establecida por los químicos noruegos Cato

Guldberg y Peter -Waage en el 1867.

-Waage estudió Medicina por tres años, luego secambió a química.

-Eran Cuñados.


7/19

7

-Llegaron a esta ley por un argumento cinético...(Indaga sobre ello).

-(Ley de Acción de Masas, llamada así debido a que enlos inicios de la química científica la concentración fuedenominada masa activa).

- Es una generalización de la expresión de la constante de equilibrio.

“...Para una reacción reversible en equilibrio y a una temperaturaconstante, una relación determinada de concentraciones de reactivos y

productos, tiene un valor constante K (la constante de equilibrio)...”Raymond Chang.

CONSTANTE DE EQUILIBRIO

Analicemos…

¿Qué información nos proporciona la magnitud dela constante de equilibrio?

Ayuda a predecir la dirección en la que procederáuna mezcla de reacción paraalcanzar el equilibrio.

Permite calcular lasconcentraciones de reactivosy productos una vezalcanzado el equilibrio

Sí el valor de K es mucho mayor que 1, el equilibrio se desplaza a la derecha

Sí el valor de K es mucho menor que 1, el equilibrio se desplaza a la izquierda


8/19

8

Identifica en cada caso... ¿Quién se ve favorecido...reactivo o producto?

En este contexto....

Mucho mayor que 1= cualquier número superior a 10....

Mucho menor que 1= cualquier número inferior a 0,1...

OJO considerando a las especies del lado izquierdo,reactivos y a las del lado derecho, productos.

COCIENTE DE REACCIÓN. PREDICCIÓN DEL SENTIDO NETO

Para las reacciones que no han logrado el equilibrio, alsustituir las reacciones iniciales en la expresión de la constantede equilibrio, se obtiene un COCIENTE DE REACCIÓN Qc, enlugar de la constante de equilibrio.

Se deben comparar los valores de Qc y Kc para predecir en quédirección procederá la reacción neta para alcanzar el equilibrio.

QcKc El sistema procede de derecha a izquierda La relación entre las concentraciones iniciales de producto y reactivos esmuy grande, para alcanzar el equilibrio, los productos debentransformarse en reactivos.


9/19

9

EQUILIBRIO DE GASES

Las concentraciones de reactivos y productostambién puede expresarse en términos de suspresiones parciales.

Donde:P: Presión (atm)

V: Volumen ocupado (L)N: cantidad en Mol

R: Constante de gases 0,0822 atm. L/K.molT: Temperatura (K)

FACTORES QUE AFECTAN EL EQUILIBRIO DE UNA REACCIÓN

Henry Le Chatelier fue un famoso científico francés (1850-1936), que enunció lo que conocemos como el Principio deLe Chatelier:

“Si un sistema en equilibrio es perturbado, el sistemaevoluciona para contrarrestar dicha perturbación,llegando a un nuevo estado de equilibrio”.

¿A Cuáles perturbaciones se refería Le Chatelier?


10/19

10

a. Efecto de la Concentración

Analiza de acuerdo al principio de Le Chatelier que ocurriría con el sentido deuna reacción donde la concentración de sus especies han sufrido cambios.

b) Efecto de la presión.

Cambios de presión no alteran las concentraciones de las especies en fasecondensada como en disolución acuosa, los líquidos o sólidos prácticamente nose ven afectados por cambios de presión.... pero los gases SI.

Tres formas de modificar la presión

1. Añadiendo o extrayendo un reactivo gaseoso2. Añadiendo un gas inerte al sistema, a volumenconstante3. Modificando la presión por cambio de volumen alsistema.

En general...

Un aumento de presión (disminución del volumen) favorece la reacción quereduce el número total de moles gases. (ojo si disminuye el V aumenta la

concentración)Una disminución de la presión (aumento del Volumen) favorece la reacciónaumenta el número total de moles gases.

c) Efecto de la temperatura.

Los cambios de concentración, presión y volumen afectan la posición del


11/19

11

equilibrio pero los cambios de temperatura afectan el valor de la constante deequilibrio.

Consideremos una reacción con las siguientes características:La reacción directa es exotérmica y la reacción Inversa es Endotérmica.

En el equilibrio a una temperatura determinada, el efecto término neto es cero.Si suponemos el calor como un “reactivo” aumentar la temperatura (añadir caloral sistema) se favorecería la reacción que absorbe calor (endotérmica).

Si disminuimos la temperatura será “quitar calor del sistema” por lo que sefavorecería la reacción que produce calor.

Ke Disminuye al aumentar la T Ke aumenta al disminuir T.

d) Efecto del catalizador

Un catalizador aumenta la velocidad deuna reacción disminuyendo la energíade activación de la misma.

En un equilibrio un catalizadordisminuye esta energía para ambas

reacciones por lo que no hay un efectoneto, es decir, la presencia de uncatalizador NO afecta el equilibrio.

Si un catalizador se añade a unamezcla que no estaba en equilibrioacelera la llegada al equilibrio.

ALGUNAS REGLAS Y CONSIDERACIONES PARA ESCRIBIR LA

CONSTANTE DE EQUILIBRIO

1. Cuando se invierte una ecuación química se invierte el valor de Kc Original

2. Las concentraciones de las especies reactivas en fase condensada seexpresan en mol/L, en la fase gaseosa, las concentraciones pueden expresarseen mol/L o en atm.


12/19

12

3. Kc se relaciona con Kp por medio de una ecuación simple.4. Al señalar un valor para la constante de equilibrio es importante indicar laecuación balanceada y la temperatura. (La constante de equilibrio tiene un valorconstante sólo si la temperatura no cambia).

5. Si una reacción representa la suma de una o más reacciones, la constante deequilibrio para la reacción global esta dada por el producto de las constantes deequilibrio de las reacciones individuales.

6. Las expresiones de las constantes de equilibrio no contienen términos deconcentración para fases sólidas o líquidas de un sólo componente (sólidos olíquidos puros).

7. La constante de equilibrio Kc o Kp, es una cantidad adimensional.

EQUILIBRIO IÓNICO

Es un tipo especial de equilibrio químico, caracterizado por la presencia deespecies químicas en solución acuosa, las cuales producen iones. Las especiesque producen en solución cargas son denominadas electrolitos.

Teoría cido-Base cido Base A considerar

Arrhenius

Sustancia que poseehidrógeno y aldisociarse en aguaproduce ioneshidronios (H

+)

Sustancia que poseeOH y al disociarseen agua produceiones oxidrilos (OH-)

Debilidades.La más conocida esla que se refiere auna base, elamoníaco.

Bronsted- LowrySustancia que donaprotones, es decir unión H

+

Sustancia que aceptaprotones o iones H

+

Pares conjugados.Ejemplo:

NH3/NH

4

+ y H

2O/OH

-

Lewis

Sustancia capaz de

aceptar un par deelectrones.

Sustancia que cedeun par de electrones

cidos: octetoincompleto.

Bases: tienen un parde electronessolitarios.

ELECTROLITOS

Un electrolito es cualquier especie química que en disolución acuosa permite laconducción de la corriente eléctrica.


13/19

13

Tomado de Raymond Chang. 7ma edición.


14/19

14

EQUILIBRIOS DE ÁCIDOS Y BASES DÉBILES

En las disoluciones de electrolitos fuertes, no existe el equilibrio, ya que laionización es total. Pero para los ácidos y las bases débiles, existe equilibrio ensolución acuosa. Por lo tanto existe una constante de equilibrio que recibe elnombre de constante de acidez (Ka) y una constante de basicidad (Kb).

CONSTANTES DE IONICACIÓN PARA BASES A 25°C


15/19

15

CONSTANTES DE IONICACIÓN PARA ÁCIDOS A 25°C

AUTOIONIZACIÓN DE AGUA


16/19

16

El agua es un disolvente muy particular, tiene la propiedad de actuar comoácido y como base (anfótera). Se comporta como ácido en reacciones conbases como el amoníaco (NH3) y como base en reacciones con ácidos como elácido clorhídrico (HCl) y el ácido acético (CH3COOH). El agua es un electrolitomuy débil, mal conductor de la electricidad, presenta una pequeña ionización:Esta ecuación suele conocerse como autoionización del agua.

Analizando por la teoría de Bronsted podríamos escribir:

Tomando en cuenta que la concentración del agua (H2O) permaneceprácticamente constante, puede escribirse una constante de equilibrio comosigue:

OH O H Kw3

Kw, es la constante del producto iónico, que es el producto de lasconcentraciones molares de los iones hidronios y oxidrilo a una determinadatemperatura.

En agua pura a 25 ° C las concentraciones de hidronios y oxidrilo son iguales1,0 x 10-7 mol/L. Por lo que:

Kw = (1 x 10 – 7) (1 x 10 -7) = 1 x 10 – 14.

Independientemente de que se trate de agua pura o de una disolución acuosa,la relación se cumple a 25 °C:

14

3 101 xOH O H Kw

Si [H3O+] = [OH-], la disolución acuosa es neutra, si [H3O

+] > [OH-] la disoluciónes ácida y si [H3O

+] < [OH-] la disolución es básica.


17/19

17

EL pH y pOH DE LAS SOLUCIONES

Las concentraciones de los iones hidronios y oxidrilo en disoluciones acuosasson por lo general números muy pequeños, y es difícil trabajar con ellos. En1909 Sorensen propuso una medida más práctica el pH. El pH de unadisolución es el logaritmo negativo de la concentración de iones hidronio, enmol/L.

O H pH 3log o H pH log

El pH es adimensional y es una medida de la acidez o basicidad de unadisolución por lo que a 25 °C:

Disoluciones ácidas pH < 7Disoluciones neutras pH = 7Disoluciones básicas pH > 7

Si en algún momento se tiene el valor del pH y se requiere conocer el valor dela concentración de iones hidronios, se despeja:

pH H 10

En el laboratorio el pH puede medirse con un medidor de pH.

Con el logaritmo negativo de la concentración de iones oxidrilo (OH-) de unadisolución se obtiene una escala de pOH:

OH pOH log

Si consideramos la constante del producto iónico del agua:

14

3 101 xOH O H Kw

Tomando logaritmo negativo en ambos lados, y por propiedades de logaritmo seobtiene:

00,14loglog

)100,1log(loglog

3

14

3

OH O H

xOH O H

A partir de las definiciones de pH y pOH se obtiene:


18/19

18

pH + pOH =14.

PORCENTAJE DE IONIZACIÓN

La magnitud de la constante de ionización del ácido o la base es una medida dela fuerza de los mismos, otra forma de medir esta fuerza es el porcentaje deionización, definido como:

100 _ _ _

_ _ _ _ _ _ X

inicial ácidodel iónConcentrac

equilbrioel enionizadoácidodel iónConcentrac

INDICADORES DE pH y pOH

Algunas sustancias tienen la particularidad de presentar dos colores en susformas ácido – base conjugadas, por lo que pueden utilizarse, ya sea paraconocer aproximadamente si una solución es ácida o básica, o para determinarel punto final en una valoración ácido- base.

ESCALA DE pH


19/19

19

Guia Equilibrio Quimico Proyectoiii

Documents

Transcript of Guia Equilibrio Quimico Proyectoiii