Tema 4 Equilibri Quimic 2 BATX

Click here to load reader

  • date post

    23-Jul-2015
  • Category

    Documents

  • view

    2.671
  • download

    0

Embed Size (px)

Transcript of Tema 4 Equilibri Quimic 2 BATX

  • TEMA 4Equilibri Qumic

    Tema 4 Equilibri Quimic

  • 4.1 Introducci a lequilibri qumic. Hi ha reaccions de dos tipus:irreversibles A+B C+Daquelles que saturen quan sesgota el reactiu limitant reversibles A+BC+Dreaccions que mai arriben a aturar-se donat que es produeixen en els dos sentits (els reactius formen productes i aquests a la seva vegada tornen a formar reactius) Com funcionen?En les condicions inicials, nosaltres disposem d'unes certes quantitats de reactius A i BPassant un cert temps, podem observar que la reacci s'ha iniciat i els reactius es transformen en productes. Els productes resultants es descomponen alhora que es formen i tornen a donar un altre cop els reactius. Arriba un moment en qu la velocitat de la reacci directa i inversa s'iguala i les concentracions de cada una de les substncies que interv (R o P) sestabilitza llavors s quan s'assoleix l'equilibri. En aquest, encara que transcorri molt de temps, les condicions d'equilibri no varien mentre no es modifiquin les condicions externes del sistema.

    Tema 4 Equilibri Quimic

  • Lequilibri per tant:es dinmic (tot i que externament les concentracions siguin constants). Es a dir a lequilibri hi ha el mateix nombre de partcules de reactius i de productes, per aquestes han anat canviant.

    A una temperatura determinada les condicions de l'estat d'equilibri sn les mateixes.

    Observem algunes animacions: http://www.chem.iastate.edu/group/Greenbowe/sections/projectfolder/animations/no2n2o4equilV8.html

    http://www.chem.iastate.edu/group/Greenbowe/sections/projectfolder/animations/equilvpBr2V8.html

    Tema 4 Equilibri Quimic

  • Exemple: H2 + I2 2 HIObservem la variaci de la concentraci amb el temps

    Tema 4 Equilibri Quimic

  • 4.2 Constant dequilibri de concentracions (Kc)A una reacci qualsevol: a A + b B c C + d D la constant Kc pren el valor

    les concentracions aqu indicades sn les del equilibri.

    La constant Kc depen de la temperatura

    ATENCI!: Noms sindiquen a Kc les espcies gasoses i/o en disoluci.

    Les espcies en estat slid o lquid tenen concentraci constant i per tant el seu valor ja est incls al valor de Kc

    Tema 4 Equilibri Quimic

  • Exemple: H2(g)+ I2(g) 2 HI (g)

    El valor de KC depen de cm estigui igualada la reacci

    Es a dir, si la reacci anterior lhaguessim igualat H2(g) + I2(g) HI(g), la constant sera larrel quadrada de lanterior.

    Tema 4 Equilibri Quimic

  • Exemple: Tenim lequilibri 2 SO2(g) + O2(g) 2 SO3(g). Es fan cinc experiments en els quals sintrodueixen diferents concentracions inicials dels reactius. Es produeix la reacci i un cop arribat a lequilibri es mesuren les concentracions de Reactius i productes, obtenint les segents dades:

    Tema 4 Equilibri Quimic

  • A la reacci anterior: 2 SO2(g) + O2(g) 2 SO3(g)KC sobt aplicant lexpresi:

    i com es pot observar s prcticament constant- no depen de les concentracions inicials-depn de la Temperatura a la qual es fa la reacci.

    Tema 4 Equilibri Quimic

  • Exercici A: Escriviu les expresions de KC pels segents equilibris qumics: a) N2O4(g) 2NO2(g);b) 2 NO(g) + Cl2(g) 2 NOCl(g);c)CaCO3(s) CaO(s) + CO2(g); d) 2 NaHCO3(s) Na2CO3(s) + H2O(g) + CO2(g).a)

    b)c)

    d)

    Tema 4 Equilibri Quimic

  • Interpretaci del valor de Kc

    Sha de tenir en compte que tamb afecten els coeficients estequiomtrics per podem aproximar que per:

    Kc1 la reacci est desplaada cap a Productes, la concentraci de C i D s ms elevada a la de A i B.

    Tema 4 Equilibri Quimic

  • Tema 4 Equilibri Quimic

  • Com podem saber si en un moment donat estem a lequilibri?

    Calculant el quocient de concentracions Qc (la seva expresi s la mateixa de Kc, per no sabem si les concentracions es troben a lequilibri)

    Qc=Kc la reacci est a lequilibri

    Qc>Kc Hi ha ms C i D del que hauria dhaver-hi es desplaar cap a Reactius

    Qc

  • Valor de la constant a partir daltres constants dequilibriUna reacci pot ser escrita com a combinaci algebrica daltres (Llei de Hess), doncs si es tracten de reaccions reversibles la seva Kc tamb pot ser escrita com una combinaci algebraica daltres Kc

    Fem els exemples del llibre pag. 85

    Tema 4 Equilibri Quimic

  • 4.3 Constant dequilibri (Kp)A les reaccions en que intervenen gasos s ms senzill mesurar ls pressions parcials que les concentracions. Per una reacci qualsevola A(g) + b B (g) c C (g) + d D(g) Tamb es pot definir una constant de pressions Kp

    Tema 4 Equilibri Quimic

  • Intentem relacionar mitjanant la llei dels gasos ideals PV= n RT les dues constants duna reacci on intervenen gasos

    P= n/V. RT= RT

    pcc pDd Cc (RT)c Dd (RT)d Kp = = =Kc. (RT)n pAa pBb Aa (RT)a Bb (RT)b on n = increment en n de mols de gasos (nproductes nreactius)4.4 Relaci entre les constants Kc i Kp

    Tema 4 Equilibri Quimic

  • Valors de Kc i Kp.El valor dambdues constants pot variar entre lmits bastant grans:

    La reacci est molt desplaada a productes H2(g) + Cl2(g) 2 HCl (g) Kc (298 K) = 2,5 1033

    Es tracta dun veritable equilibriH2(g) + I2(g) 2 HI(g) Kc (698 K) = 55,0

    La reacci est molt desplaada a reactius (gaireb no es formen productes)N2(g) + O2(g) 2 NO (g) Kc (298 K) = 5,3 1031

    Tema 4 Equilibri Quimic

  • 4.5 Grau de dissociaci ().Sutilitza normalment en reaccions a les quals hi ha un nic reactiu que es dissocia en dos o ms.

    = nreaccionen/ n inicials= reacciona/ inicial

    Aix expressat el grau de dissociaci s un tant per .

    El % de sustancia dissociada s igual a 100 .

    Tema 4 Equilibri Quimic

  • 4.6 Factors que modifiquen lequilibri

    Si un sistema es toba en equilibri (Q = Kc) i es produeix una perturbaci:

    Canvi en la concentraci dalgun/s dels reactius o productes.

    Canvi en la pressi o volum

    Canvi en la temperatura.

    El sistema deixa destar en equilibri i tracta de tornar a ell, desplaant-se en el sentit que compensi la pertorbaci produda.

    PRINCIPI DE LE CHATELIER:Un canvi o pertorbaci en qualsevol de les variables que determinen lestat dequilibri qumic produeix un desplaament de la reacci en esl sentit de contrarrestar o minimitzar lefecte causat per la pertorbaci

    Tema 4 Equilibri Quimic

  • a) Canvi en la concentraci dalgun dels reactius o productes. Si un cop establert lequilibri es modifica la concentraci dalgun reactiu o producte lequilibri desapareix.

    Les concentracions inicials daquest nou equilibri sn les de lequilibri previ ms les variacions que shagin introdut (augment o disminuci de concentraci)

    Lgicament, la constant s la mateixa , per la qual cosa:si augmentem la [ reactius] lequilibri tendir a contrarrestar aquest augment i es desplaar cap a productes

    Si disminuim la [ reactius] lequilibri tendir a contrarrestar aquesta disminuci i es desplaar cap a reactius.

    Tema 4 Equilibri Quimic

  • b) Canvi en la pressi o en el volum (noms per equilibris on intervinguin gasos)Si un cop establert lequilibri en el que intervenguin gasos es modifica la pressi:

    Si augmenta la P lequilibri tendir a contrarrestar aquest augment desplaant-se cap a on hi hagi menys mols de gas

    Si disminueix la P lequilibri tendir a contrarrestar aquesta disminuci desplaant-se cap a on hi hagi mes mols de gas

    En el cas que el nombre de mols gas sigui el mateix a reactius i a productes lequilibri NO pot contrarrestar una alteraci de la P o el V.

    En el cas de modificar el volum com P.V= nRT, es a dir P i V son inversament proporcionals pensaremSi augmenta V, la P disminuir i podrem aplicar els criteris anteriors

    Si disminueix V, la P augmetna i podrem aplicar els criteris anteriors.

    Tema 4 Equilibri Quimic

  • c) Canvi en la TemperaturaSi un cop establert lequilibri es modifica la Temperatura:

    Si augmentem la T lequilibri es desplaa en el sentit que es consumeixi aquest calor, es a dir:Si la reacci s endotermica cap a productes (consumeix Q)

    Si la reacci s exotrmica cap a reactius

    Si disminuim la T lequilibri es desplaa en el sentit que la reacci desprengui calor, es a dir:Si la reacci s exotrmica cap a productes (es despren Q)

    Si la reacci s endotrmica cap a reactius

    Tema 4 Equilibri Quimic

  • d) Efecte dels catalitzadorsUn catalitzador s una substncia que augmenta la velocitat de les reaccions. A nivell industrial aconseguir produr el mxim en el mnim de temps equival a ms guanys.

    Un catalitzador NO modifica lequilibri (les concentracions o pressions sern les mateixes) per permet que sarribi ms rpidament al mateix.

    Tema 4 Equilibri Quimic

  • 4.7 Relaci entre la constant dequilibri i lenergia lliure de GibbsLenergia lliure de Gibbs informa sobre la expontenetat o no duna reacci, si recordem:G = H - TS S s l'entalpia del sistemaT, la temperatura en K H l'entalpia del sistema.

    Criteri espontanetat:

    G0 procs no espontani

    Tema 4 Equilibri Quimic

  • Lexpressi matemtica que relaciona G i Kc s la segent (no es fa la demostraci matemtica, massa complexa pel curs)G = G +RTLnK

    Com a lequilibri G=0:G = -RTLnK

    Atenci com G es treballa en el S.I en J la R haur de ser 8,31 J/(K.mol)El valor de K vindr donat en el S.I (Pa o mol/m3)

    Tema 4 Equilibri Quimic