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Appendix N

CONCENTRATION UNITS

Chemists and engineers often encounter technical situations that require the description of the relativequantity of some substance in terms of its concentration in a solution or in air. For these purposes a variety ofconcentration units have been developed that can be used according to the needs and requirements of the job.

Concentration units can be divided into two broad categories. There are those units that are used inresearch and scientific applications and those units that are used in industrial applications. These categories arenot firm and fast, but they are useful in understanding when one unit is used in preference to another. Severalcommon scientific and industrial units are listed below:

SCIENTIFIC INDUSTRIAL

molarity (M) mass percent (%)

molality (m) parts per million (ppm)

mole fraction (X) parts per billion (ppb)

The primary difference between scientific and industrial units is that in scientific units the identities of thesolvents and solutes are known and are usually pure substances; in industrial units, the solutes and solvents may bemixtures of materials whose composition is not well defined. The use of scientific units requires the calculation ofa number of moles, therefore the molar mass must be defined. However, this requirement is not present with theindustrial units.

A. SCIENTIFIC UNITS

1. Molarity (M)

Molarity is defined as:

( )( )

M =mol solute

L solution

and is reported in units of mol/L or molar. Molar concentrations are the most common of the scientificconcentration units because molar solutions are easy to prepare. In general, a molar solution is prepared by placinga known quantity of solute in a volumetric flask and adding solvent until the flask is filled to the calibration mark.

Molar concentration is used in many common laboratory applications and is the concentration unit mostfrequently encountered in the general chemistry laboratory. One limitation in the use of molar concentrations isthat the volume of the solution changes with temperature. This results in a change in the molar concentration. Forwork at constant temperature, however, this limitation does not exist.

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2. Molality (m)

Molality is defined as:

( )( )

m=mol solute

kg solvent

and is reported in units of mol/1000 g, mol/kg, or molal. Molal concentration is less convenient to use thanmolarity because the mass of the solvent must be determined rather than its volume. In practice, generally onlysmall quantities of these solutions are prepared and therefore this inconvenience is minor.

Molal concentrations are used in experiments determining freezing point depressions, boiling pointelevations, and in other cases where the temperature of the solution changes over the course of the experiment. Molal concentrations eliminate the problem of the dependence of volume on temperature seen with molar solutionsbecause masses are not temperature dependent.

3. Mole Fraction (X)

Mole fraction is defined as:

( )( )X =

mol solute

mol solute + mol solvent

As with molality, preparing solutions using mole fraction units requires the weighing of solute and solventso that the number of moles can be calculated. For many solutions, the quantity of solute is small compared to thatof solvent, so the numerical values of mole fraction are frequently very small numbers. Because moles are the unitsof both numerator and denominator, mole fraction is a unit-less quantity.

B. Industrial Units

1. Mass Percent (%) (or percent mass)

Mass % is defined as:

( )( )

% =

mass of solute

total mass of solution100

A similar relationship holds for volume percent (or percent by volume).

( )( )

%volumevolume of solute

total volume of solution=

100

Mass percent is used to express the concentration of substances that are not pure, for example, the contentof butterfat in milk. Butterfat is not a pure substance, but its mass percent in milk determines the legal differencebetween skim milk, whole milk, and table cream.

Mass percent is also used in the metallurgical industry to describe the quantities of different componentsin alloys. Certain generic names such as "stainless steel" imply the presence of certain minimum levels of differentcomponents in the steel. In this case, the definitions are not legal ones, but are standard compositions accepted by

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industry. Examples are:

COMMON NAME MASS-PERCENT ELEMENTAL COMPOSITION

brass 67-90% Cu, 10-33% Zndental amalgam 50% Hg, 35% Ag, 15% Sn18-carat gold 75% Au, 10-20% Ag, 5-15% Custainless steel 73-79% Fe, 14-18% Cr, 7-9% Ni

2. Parts per Million

Parts per million (ppm) is defined as:

( )ppm=

mass of solute

total mass of solution

10

6

The unit parts per million is usually used for very dilute aqueous solutions. For very dilute aqueous solutions thedensity of the solution is assumed to be the same as the density of pure water (1.00 g/mL), so that one liter ofsolution has a mass of 1000 g and 1000 L of solution has a mass of 106 g. This information gives two additionaldefinitions of parts per million.

( )( )

ppm=g solute

1000 L solution

( )( )ppm=mg solute

L solution

Parts per million is used to describe concentrations in solutions containing poorly defined or unidentifiedsolutes or mixtures of solutes. Parts per million is also used to describe concentration levels to those who areunfamiliar with the concept of moles.

Tap water contains a variety of dissolved impurities, mostly minerals. A simple way of describing thelevels of these impurities, often called dissolved solids, is to measure out a sample, 10 mL for example, into aweighed aluminum cup and evaporate the water. The mass of the remaining solids is determined by difference. Dividing the mass in mg of remaining solids by 0.010 L gives the concentration of the dissolved solids in ppm. Notice that the identity of the solids is not specified, but a measure of their concentration is known.

The Navy uses the level of chloride ions in boiler water as an early warning indicator for seawater leaksinto condensers. The titration test that is used precipitates the chloride ions as a mercury compound. The chlorideions themselves are present in water along with many cations including sodium, potassium, magnesium, andcalcium ions. Because it is not appropriate to talk about the amount of sodium chloride in the boiler water, theresults from the mercury titration are used to determine the mass in mg of chloride ions in the sample and are inturn expressed as ppm of chloride.

TIPOS DE REACCIONES

A) Reacciones de sntesis

CBA +

B) Reacciones de descomposicin

BAC +

C) Reacciones de desplazamiento

BACBCA ++ C1 Desplazamiento de hidrgeno

)(2)()(2)( 222 gacls HNaOHOHNa ++ )(2)(2)()( 2 gacacs HZnClHClZn ++

C2 Desplazamiento de metal

)()()()(52 525 slls CaOVCaOV ++ C3 Desplazamiento de halgeno

)(2)()()(2 22 lacacg BrKClKBrCl ++

D) Reacciones de precipitacin

)(3)(2)()(23 )( acsacac NaNOPbINaINOPb ++

E) Reacciones de neutralizacin

OHOHH 2+ + OHNaClNaOHHCl 2++

V. SOLUCIONES.

5.1 Naturaleza de soluciones (Tipos de soluciones).

SOLUTO (NaCl, NaNO3, H2SO4): Sustancia disuelta en un SOLVENTE (H2O, NH3, HF, etc.)

SOLVENTE: Sustancia en la cual se disuelve el SOLUTO

SOLUCION: Solvente + Soluto

CUNDO SE CONSIDERA UNA SUSTANCIA SOLUTO O SOLVENTE?: Cuando la cantidad Relativa de una sustancia en una Solucin es mucho ms GRANDE, la sustancia presente en MAYOR cantidad se considera el SOLVENTE.

Disolucin

SATURADA Contiene la mxima cantidad de un soluto que se disuelve en un disolvente en particular a una temperatura especifica NO SATURADA Contiene menos cantidad de soluto que la que puede disolver.

SOBRESATURADA Contiene ms soluto que el que puede haber en una disolucin sobresaturada. CRISTALIZACIN: Proceso en el cual un SOLUTO disuelto se separa de la disolucin y forma cristales.

5.2 Procesos de disolucin en las soluciones.

La facilidad con que una partcula de solutos sustituye a una molcula de disolvente depende de la fuerza relativa de 3 tipos de interacciones:

- Interaccin disolvente disolvente - Interaccin soluto soluto - Interaccin disolvente soluto

El proceso de disolucin puede simplificarse en 3 etapas:

Hdisolucin= H1 + H2 +H3

El proceso de disolucin puede ser controlado por 2 factores:

Soluciones sobresaturadas.... NO MUY ESTABLES

Una parte del soluto... SE CRISTALIZA

1) Factor Energtico: Determina si el proceso ser exotrmico o Endotrmico. 2) Se refiere a la tendencia hacia el desorden inherente a todos los procesos naturales.

Al mezclarse el soluto y el solvente, la entropa (S) aumenta.

SOLUBILIDAD: Es una medida de la cantidad de soluto que se disolver en un cierto disolvente a una T especifica.

2 sustancias cuyas Fuerzas Intermoleculares son del mismo TIPO y MAGNITUD son solubles entre s.

- Ejemplo: CCl4 y BENCENO: sustancias NO Polares:

- Las nicas fuerzas Presentes son de dispersin - Cuando se mezclan rpido se disuelven porque las FUERZAS DE ATRACCIN entre molculas son similares.

Los compuestos que son:

Inicos DISUELVEN Solventes Polares Polares DISUELVEN Solventes Polares

No Polares DISUELVEN Solventes No Polares

COMPUESTOS SOLUBLES EXCEPCIONES Compuestos que contengan iones de metales alcalinos (Li+, Na+, K+, Rb+, Cs+) y el ion amonio (NH4+).

Nitratos (NO3-), bicarbonatos (HCO3-) y cloratos (ClO3-)

Haluros (Cl-, Br-, I-) Haluros de Ag+, Hg22+ y Pb2+ Sulfatos (SO42-) Sulfatos de Ag+, Ca2+, Sr2+, Ba2+ y Pb2+.

COMPUESTOS INSOLUBLES EXCEPCIONES Carbonatos (CO32-), fosfatos (PO43-), cromatos (CrO42-), sulfuros (S2-)

Compuestos que contengan iones de metales alcalinos y el ion amonio

Hidrxidos (OH-) Compuestos que contengan iones de metales alcalinos y el ion Ba2+.

Cuando se disuelve un compuesto inico (NaCl) en un solvente Polar (H2O), ste se estabiliza por la formacin de INTERACCIONES Ion Dipolo. (Estabilizacin de iones por SOLVATACIN).

- SOLVATACIN: Proceso mediante el cual un ion o una molcula es rodeada por molculas de disolvente,

distribuidas en forma especifica.

Ya que los solventes No Polares no presentan momento dipolo, estos no pueden SOLVATAR a los iones

Los compuestos inicos sern ms solubles en disolventes Polares: H2O, NH3(l), HF(l), que en disolventes No Polares: Benceno, CCl4, debido a que carecen de momento dipolo.

5.3 Soluciones entre lquido y slido La Habilidad de un slido para disolverse depende de su ENERGA DE RED CRISTALINA.

ENERGA DE RED CRISTALINA: cambio energtico que acompaa a la formacin de 1 mol de unidades frmula en el

estado cristalino a partir de sus molculas constituyentes en el estado gaseoso (Proceso de corte Exotrmico).

Depende de la Fuerza de atraccin entre los iones en el slido.

M+(g) + X-(g) MX(s) + Energa

Para el proceso contrario:

MX(s) + Energa M+(g) + X-(g)

Cuando menores sean las interacciones soluto-soluto (Energa de red cristalina), menor ser la Energa de disolucin.

Si el disolvente es agua, la energa necesaria para expandir el disolvente incluye la requerida para romper algunos

de los enlaces de hidrgeno entre las molculas de agua.

El tercer factor que contribuye al calor de disolucin es la extensin en que las molculas del disolvente interaccionan con las partculas del slido (Solvatacin: Cambio Energtico implicado en la hidratacin de un mol de iones gaseosos):

Mn+(g) + x H2O M(H2O)n+x + Energa (para el catin)

Xy-(g) + r H2O X(H2O)y-r + Energa (para el anin)

El calor de disolucin total para un slido que se disuelve en un lquido, es:

Hdisolucin = (calor de Solvatacin) (energa de red cristalina)

- Ejemplo de la disolucin de un slido: Cuando un trozo de NaCl (slido inico) se introduce en Agua.

La Hidratacin y los efectos de las atracciones en el cristal se oponen entre s en el proceso de DISOLUCIN. Las Energas de hidratacin y las energas de red son normalmente de la misma magnitud para especies de carga baja, de modo que a menudo se anulan unas a otras. Como resultado, el proceso de disolucin es ligeramente endotrmico

Algunos slidos inicos se disuelven con desprendimiento de calor: Na2SO4 anhidro, Ca(CH3COO)2, CaCl2,

LiSO4H2O.

Este es el primer paso en la disolucin de un slido (hipottico): Proceso endotrmico

1) El lado + de las molculas de H2O

atrae a los iones Cl-

2) El extremo (-) de las molculas de H2O se orienta hacia los Na+, y los solvatan.

3) Cuando se escribe Na+(ac) y Cl-(ac), se refiere iones hidratados

5.4 Soluciones de Lquidos en Lquidos (Miscibilidad).

La Miscibilidad: es la habilidad de un lquido para disolverse en otro. Los 3 tipos de interacciones son:

- Disolvente Soluto - Disolvente Disolvente - Soluto Soluto (interacciones mucho menores)

Los Lquidos Polares tienden a interaccionar y a disolverse en otros lquidos polares, ejemplo:

- Metanol (CH3OH) - Etanol (CH3CH2OH) - Acetronitrilo (CH3CN) - cido Sulfrico (H2SO4)

- Ejemplo: Interacciones entre:

Porqu se desprende calor cuando se mezclan H2SO4 y H2O?:

5.5 Concentracin de las soluciones

5.5.1 Concentraciones expresadas en Unidades Fsicas.

a) Masa del soluto por unidad de volumen (g/L): 20 g de KCl por litro de solucin: 20 g/L. b) Concentracin en porcentaje: El % en peso de B,

B

A B

m gramos de soluto% en peso de B x100 x100m m gramos de solucion

= =+

GRAMOS DE SOLUCIN = gramos de soluto + gramos de solvente

Si la concentracin de una solucin se da simplemente en porcentaje, se considera Porcentaje en Peso (% w). Tambin puede expresarse en Porcentaje en Volumen (% v).

Ejemplo: 100 g de una solucin de NaCl al 20 %w: 20 g de NaCl y 80 g de H2O

Enlace de hidrgeno en la disolucin metanol agua.

Interaccin dipolar en la disolucin acetronitrilo-agua.

Agua (H2O)

5.5.2 Concentraciones expresadas en Unidades Qumicas.

a) Fraccin molar: La fraccin molar de B (XB) es:

totales mol solutode mol=+= BA

BB nn

nX

XA + XB = 1.0

b) Molaridad (M):

solucinsoluto

soluto

)L(VPMg=M

c) Molalidad (m):

solvente

soluto

kgmol=m

d) Normalidad (N):

solucionLsolutodegramoeequivalentN =

Equivalente-gramo de cidos y bases:

producidosOHde#PM

eequivalentPeso

producidosHde#PM

eequivalentPeso

basebase

acidoacido

+

=

=

5.5.3 Dilucin.

En la prctica de laboratorio con frecuencia se usan soluciones concentradas de concentracin conocida para preparar a partir de ellas soluciones diluidas.

Cuando la concentracin se expresa en una escala volumtrica, la cantidad de soluto contenido en un volumen

determinado de la solucin es igual al producto del volumen por la concentracin.

1 1 2 2V C V C=

5.6 Problemas de de unidades de concentracin.

1. Cuando se evaporan 50 g de una solucin de Sulfato de sodio (Na2SO4(ac)) hasta completar sequedad, se producen 20 g de sal, cul es el porcentaje de sal en solucin?

V = Volumen C = Concentracin

Moles (1) (5 moles) 500 mL

Moles (1)(5 moles)1000 mL

2H O Cambia la concentracin, pero el # de moles contenidos es el mismo (Proceso Fsico)

2. Cuntos gramos de agua debern usarse para disolver 150 g de NaCl (cloruro de sodio), para producir una

solucin al 20% en peso).

3. Calcular la fraccin molar de cido sulfrico (H2SO4) en 100 g de solucin al 20 % en peso.

4. Se disuelven 25 g de metanol (CH3OH) en 50 g de agua, calcular la fraccin molar del metanol del agua en la solucin.

5. Cul es la molalidad (m) de una solucin que se prepara disolviendo 29.22 g de NaCl en 100 mL de H2O.

6. Cul es la molalidad de una disolucin que contiene 40 g de azcar (C12H22O11) disueltos en 150 g de agua?

7. Una disolucin de alcohol etlico (C2H5OH) en agua es 1.6 m, Cuntos gramos de alcohol estn disueltos en 2000

g de H2O?.

8. Cuntos gramos de NaCl se necesitan para preparar 2000 mL de solucin =.2 M?

9. Cul es la molaridad de una solucin al 40% de H2SO4 si la densidad es de 1.19 g/mL.?

10. Calcular (a) la molaridad y (b) la molalidad de una solucin de H2SO4 de peso especfico 1.1 que contiene 25% de H2SO4 en peso.

11. Cuntos equivalentes-gramo de HCl estn contenidos en: (a) 2 L de solucin 1 N, (b) 2 L de solucin 0.5 N, (c)

0.2 L de solucin 0.5 N .

12. Un frasco de laboratorio tiene escrito un rtulo con 10 M NaOH. Cuntos mL de esta solucin se necesitan para preparar 50 mL de una solucin 2 M de NaOH?

4.1 EQUILIBRIO QUMICO

4.4.1 Conceptos Bsicos.

1) La mayora de las Reacciones no se llevan a cabo completamente. 2) Las reacciones que no se completan del todo y pueden producirse en ambas direcciones se denominan REACCIONES

REVERSIBLES. 3) Una reaccin reversible puede ser:

aA + bB ' cC + dD

4) El Equilibrio Qumico se logra cuando 2 reacciones opuestas ocurren simultneamente con la misma velocidad (Equilibrios Dinmicos).

t (s)

Con

cent

raci

n

te(A) y (B)

(C) y (D)

t (s)

Con

cent

raci

n

te(A) y (B)

(C) y (D)

Ejemplo: Para la reaccin reversible entre SO2 (dixido de azufre) y O2 (oxgeno) para formar SO3 (trixido de azufre).

2 SO2(g) + O2(g) ' 2 SO3(g)

Se introducen 0.4 mol de SO2(g) y 0.2 mol de O2(g) en un recipiente de 1 L.

2 SO2(g) + O2(g) ' 2 SO3(g) Concentracin Inicial 0.4 M 0.2 M 0

Cuando se alcanza el EQUILIBRIO: se han formado 0.056 mol de SO3(g) y han reaccionado: 0.056 mol de SO2(g) y

0.028 mol de O2(g).

2SO2(g) + O2(g) ' 2SO3(g) Concentracin Inicial 0.4 M 0.2 M 0 Cambios en la concentraciones debido a Reaccin -0.056 M -0.028 M +0.056 M

Concentracin de Equilibrio 0.344 M 0.172 M 0.056 M

[A], [B], [C], [D]: Concentraciones molares [mol/L] de los reaccionantes A, B y as como de los productos C y D.. a, b, c, d, : Representan los coeficientes estequiomtricos, resultado del balanceo de la reaccin. Indica

Reversibilidad

Nota: Siempre hay que iniciar balanceando la ecuacin.

Ejemplo 2: Otro experimento se introdujo slo 0.4 mol de SO3(g) (producto), en otro recipiente de 1 L.

2 SO2(g) + O2(g) ' 2 SO3(g) Concentracin Inicial 0 0 0.4 M

Cuando se alcanza el EQUILIBRIO: se han formado 0.344 mol de SO2(g) y 0.172 mol de O2(g), quedando sin reaccionar 0.056 mol de SO3(g).

2 SO2(g) + O2(g) ' 2 SO3(g) Concentracin Inicial 0 0 0.4 M Cambios en las concentraciones debido a Reaccin +0.344 M +0.172 M -0.344 M

Concentracin de Equilibrio 0.344 M 0.172 M 0.056 M

4.4.2 Constante de Equilibrio.

Para la reaccin: 2 A + B ' A2B (1 SOLO PASO)

La Velocidad de reaccin directa (de IZQUIERDA a DERECHA), es: VelocidadD= kd [A]2 [B]

Y la Velocidad de Reaccin Inversa (de DERECHA a IZQUIERDA), es: VelocidadI= ki [A2B]

Las dos velocidades son idnticas en el equilibrio: VelocidadD = VelocidadI

kd [A]2 [B] = ki [A2B]

Dividiendo entre: ki [A]2[B], los 2 miembros de la ecuacin:

[ ][ ] [ ]BABA

22=

i

d

kk

@ una T determinada kd y ki son constantes:

[ ][ ] [ ]BABA

22

C =K (en el equilibrio)

Para una reaccin que implica 2 mecanismos (2 PASOS)

Paso(1) 2AA2D,1

I,1

k

k [ ][ ]22I,1

D,11 A

A==kk

K

Paso (2) BABA 2k

k2

D,2

I,2

+ [ ][ ][ ]BA BA22I,2D,2

2 == kk

K

Si se multiplica K1 x K2:

[ ][ ]

[ ][ ][ ] [ ][ ] [ ] C22222221 BABA

BABA

AA KxxKK ===

Independientemente del mecanismo de las reacciones, en trminos generales, para una reaccin, la constante de equilibrio es:

aA + bB ' cC + dD

[ ] [ ]

[ ] [ ]bacd

C BACD=K

a) KC, no presenta unidades b) Slo vara con la temperatura c) Es constante a una temperatura dada d) Es independiente de las concentraciones iniciales

4.4.3 Cociente de Reaccin (Q). Para una reaccin:

a A + b B ' c C + d D

El cociente de reaccin ser : [ ] [ ][ ] [ ]b0a

cd

QBACD

0

00=

El Cociente de Reaccin (Q) sirve para predecir la direccin en la que proceder una mezcla de reaccin para lograr el equilibrio. Y se comparan los valores de Q y KC, habiendo tres posibilidades:

- Q > KC : Para alcanzar el equilibrio, los productos deben transformarse en reactivos. La reaccin INVERSA

predomina hasta alcanzar el equilibrio ( de derecha a izquierda).

- Q = KC: El sistema est en equilibrio.

- Q < KC: : Para alcanzar el equilibrio, los reactivos deben transformarse en productos. La reaccin DIRECTA predomina hasta alcanzar el equilibrio ( de izquierda a derecha).

4.4.4 Uso de la constante de equilibrio.

Clculo de las concentraciones de equilibrio:

- La ecuacin para la siguiente reaccin y el valor de KC a una determinada temperatura son las siguientes. Una mezcla de equilibrio en un recipiente de 1.0 L contiene 0.25 mol de PCl5 y 0.16 mol de PCl3. Qu concentracin de equilibrio de Cl2 debe haber presente?

PCl3(g) + Cl2(g) ' PCl5(g) KC = 1.9

- Para la reaccin descrita por la ecuacin:

N2(g) + C2H2(g) ' 2 HCN(g)

KC= 2.3x10-4 @ 300C. Cul es la concentracin de equilibrio del cianuro de hidrgeno si las concentraciones iniciales de N2 y acetileno (C2H5) eran de 2.5 mol/L y 1.0 mol/L, respectivamente.

KC: constante de equilibrio de la reaccin. [A], [B], [C], [D]: Concentraciones molares EN EQUILIBRIO [mol/L] de los reaccionantes A, B as como de los productos C y D.. a, b, c, d: Representan los coeficientes estequiomtricos, resultado del balanceo de la reaccin.

[A]0, [B]0, [C]0, [D]0: Concentraciones molares INICIALES [mol/L] de los reaccionantes A, B as como de los productos C y D.. a, b, c, d: representan los coeficientes estequiomtricos.

- La constante de equilibrio para la reaccin:

Br2(g) + F2(g) ' 2 BrF(g)

Es 54.7. Cules son las concentraciones de equilibrio de todos estos gases si las concentraciones iniciales de bromo y de flor eran ambas de 0.250 mol/L.

- El pentacloruro de antimonio se descompone segn una reaccin en fase gaseosa @ 448C

SbCl5(g) ' SbCl3(g) + Cl2(g)

Una mezcla en equilibrio en un recipiente de 5.0 L se sabe que contiene 3.84 g de SbCl5, 9.14 g de SbCl3 y 2.84 g de Cl2. Evaluar KC @ 448C.

4.4.5 Factores que afectan el equilibrio.

Una vez que el sistema ha alcanzado el equilibrio, permanece en equilibrio, HASTA que es perturbado por algn cambio en las condiciones (principio de Le Chatelier).

El cociente de Reaccin (Q), nos ayuda a predecir el sentido de esta respuesta.

a) CAMBIOS EN LA CONCENTRACIN.

Para una reaccin:

DCBA d c b a ++ [ ] [ ][ ] [ ]bacd

C BACD=K

Si se aade ms REACTIVO o PRODUCTO al sistema, los cambios se aminorizan desplazando el equilibrio en la

direccin que consume algo de sustancia aadida.

- Cuando se agrega ms A o B: La reaccin directa prosigue en mayor extensin que la reaccin inversa: Q < KC.

- Si se aade ms C o D: La reaccin inversa ocurre en mayor extensin, hasta que se restablece el

equilibrio: Q > KC. Si un PRODUCTO o REACTIVO se retira de un sistema en equilibrio: La reaccin que produce esa sustancia tiene

lugar en mayor extensin que su inversa.

- Si se retira algo de C o D: La reaccin directa est favorecida

- Si se retira algo de A o B, se favorece la reaccin inversa.

Cambio Q Direccin del cambio de A + B ' C + D [A] y [B] Q < K derecha [C] o [D] Q > K izquierda [A] o [B] Q > K Izquierda [C] o [D] Q < K derecha

Ejemplo:

- Se mezclan algo de hidrgeno y de yodo @ 229C en un recipiente de 1.0 L . Cuando se establece el equilibrio, hay presentes las siguientes concentraciones: [HI] = 0.49 M, [H2] = 0.08 M e [I2] = 0.06 M. Si se aaden 0.3 mol adicionales de HI, qu concentraciones habr presentes cuando se establezca el nuevo equilibrio?. KC= 30

b) CAMBIOS EN VOLUMEN Y PRESIN.

Los cambios en volumen y presin tienen poco efecto en las concentraciones de slidos o lquidos porque son ligeramente compresibles.

Para gases si tienen gran impacto. Para un gas ideal

PV = nRT o

=TR

VnP

- Si el Volumen del gas aumenta, tanto su presin parcial como su concentracin disminuyen. Para la

siguiente reaccin @ temperatura constante:

A(g) ' 2 D(g) [ ][ ]ADK2

=

@ T= cte., un en el volumen (aumento de presin) , aumenta las concentraciones de A y D. As, Q > K, y este equilibrio se desplaza a la izquierda.

Por el contrario, un del volumen (descenso de presin) desplaza esta reaccin a la derecha hasta que se

reestablece el equilibrio, porque Q < K.

Cambio Q* Direccin del cambio de A(g) 2D(g) Descenso de volumen,

aumento de presin Q >K Hacia un menor nmero de moles de

gas (izquierda para esta reaccin) Aumento de volumen, descenso de presin Q < K

Hacia un mayor nmero de moles de gas (derecha para esta reaccin)

Ejemplo:

- @ 22C la constante de equilibrio, Kc, para la siguiente reaccin es 4.66x10-3 . (a) Si 0.8 mol de N2O4 se inyectan en un recipiente cerrado de 1.0 L @ 22C, cuntos mol de cada gas estarn presentes en el equilibrio?, (b) Si el volumen disminuyese a la mitad (0.5 L) a temperatura constante, cuntos mol de cada gas habra presentes despus de que se establezca el nuevo equilibrio?

N2O4(g) ' 2 NO2(g) [ ][ ] 3422

2c 10x66.4ON

NOK ==

c) CAMBIOS DE TEMPERATURA.

Para la reaccin exotrmica

A + B ' C + D +calor

Se produce calor en la reaccin directa (exotrmica). Se la T @ presin cte. por adicin de calor. Esto favorece el sistema hacia la izquierda

la temperatura favorece la reaccin hacia la derecha a medida que el sistema repone el calor que se elimin

Para la reaccin endotrmica

calor + A + B ' C + D

Un de temperatura a@ presin cte. favorece la reaccin hacia la derecha. Un descenso de temperatura favorece la

reaccin hacia la izquierda.

Un de temperatura favorece la reaccin hacia la izquierda.

d) INTRODUCCIN DE UN CATALIZADOR.

Aadir un catalizador a un sistema cambia la velocidad de la reaccin, pero esto no puede desplazar el equilibrio a favor ni de reactivos ni de productos. Debido a que un catalizador afecta a la energa de activacin tanto de la reaccin directa como de la inversa por igual, cambia ambas reacciones por igual. El equilibrio se establece ms rpidamente en presencia de un catalizador.

4.4.6 Presiones parciales y constante de equilibrio

A partir de

)RT(VnP =

)RT(P M=

Para la reaccin:

a A + b B c C + d D ( ) ( )( ) ( )badc

PPPPK

BA

DCp =

4.4.7 Relacin entre Kp y Kc.

de

)RT(P M=

RTP==

M

Vn

para la sntesis del amoniaco

N2(g) + 3 H2(g) ' 2 NH3(g)

[ ][ ][ ]

( )( )( )

( )( ) 2CP

2PC

4

2

3NHN

2NH

3HN

2NH

322

23

C

RTK

RTK

RT1

RT1

x

RTRT

RT

HNNH

32

3

22

3

==

=

==

K

K

PP

P

PP

P

K

( )( )( )reactgasprodgasPC

CP

RTK

RT

n

n

nnnK

KK

===

4.4.8 Equilibrios Heterogneos.

Estos equilibrios implican especies en ms de una fase

2 HgO(s) ' 2 Hg(l) + O2(g)

Presin de un gas a su concentracin (n/V)