Instituto Tecnolgico de Tijuana

Ingeniera Bioqumica

Qumica

Unidad V: Introduccin a soluciones y equilibrio qumico

Mara del Socorro Heredia Ruiz

Alondra Garca Chvez 14211379

Tijuana, B.C, a 05 de diciembre del ao 2014

ResumenEn este documento se presentan temas de la unidad nmero cinco de la clase de qumica inorgnica, la cual incluye los temas de Ley de accin de masas, de la cual se presenta su ecuacin matemtica, y se presenta qu es lo que establece esta ley, el Principio de Le Chatelier, que es una regla general que ayuda a predecir en qu direccin se desplazar una reaccin en equilibrio, Constante de equilibrio quimico, que al emplearlas se necesita expresarlas en trminos de concentraciones de reactivos y de productos, Constante del producto de solubilidad, que as se le llama constante del producto de solubilidad y el pH y pOH, que son tipos de medidas de acidez o concentrado de hidrogeno y oxgeno en las sustancias u objetos. Este trabajo se realiza con el fin de conocer los temas de la unidad nmero 5 de qumica inorgnica y por este mismo evaluar esta unidad.

ndiceIntroduccin4Desarrollo51.Ley de accin de masas:52.Principio de Le Chatelier:63.Constante de equilibrio qumico:84.Constante del producto de solubilidad:95.pH y pOH:10Conclusin12Referencias13

IntroduccinLa constante de equilibrio para una reaccin dada se calcula a partir de las concentraciones de equilibrio conocidas. Cuando ya se conoce el valor de la constante de equilibrio, se utiliza la ecuacin para calcular las concentraciones de equilibrio desconocidas. Cabe recordar que la constante de equilibrio tiene un valor constante slo si la temperatura no cambia. En general, la constante de equilibrio ayuda a predecir la direccin que seguir una mezcla de reaccin para lograr el equilibrio y tambin permite calcular las concentraciones de reactivos y de productos una vez alcanzado el equilibrio. El equilibrio qumico representa un balance entre las reacciones hacia la derecha y hacia la izquierda. En la mayora de los casos, este balance es muy delicado. Los cambios en las condiciones experimentales pueden alterar el balance y desplazar la posicin del equilibrio para que se forme mayor o menor cantidad de producto deseado. Las variables que se pueden controlar en forma experimental son la concentracin, la presin, el volumen y la temperatura.

Desarrollo1. Ley de accin de masas:La ecuacin es la expresin matemtica de la ley de accin de masas, propuesta por los qumicos noruegos Cato Guldberg y Peter Waage, en 1864. Esta ley establece que para una reaccin reversible en equilibrio y a una temperatura constante, una relacin determinada de concentraciones de reactivos y productos tiene un valor constante K (la constante de equilibrio).Aunque las concentraciones pueden variar, el valor de K para una reaccin dada permanece constante, siempre y cuando la reaccin est en equilibrio y la temperatura no cambie. La validez de la ecuacin y de la ley de accin de masas qued establecida al estudiar muchas reacciones reversibles. Por consiguiente, la constante de equilibrio se define mediante un cociente, cuyo numerador se obtiene multiplicando las concentraciones de equilibrio de los productos, cada una de las cuales est elevada a una potencia igual a su coeficiente estequiomtrico en la ecuacin balanceada. El denominador se obtiene aplicando este mismo procedimiento para las concentraciones de equilibrio de los reactivos. La magnitud de la constante de equilibrio indica si una reaccin en equilibrio es favorable a los productos o a los reactivos. Si K es mucho mayor que 1 (es decir, K > 1), el equilibrio se desplazar hacia la derecha y favorecer a los productos. Por el contrario, si la constante de equilibrio es mucho menor que 1 (es decir, K < 1), el equilibrio se desplazar a la izquierda y favorecer a los reactivos. En este contexto, cualquier nmero superior a 10 se considera que es mucho mayor a 1, y un nmero menor a 0.1 significa que es mucho menor que 1. Aunque el uso de los trminos reactivos y productos pudiera resultar confuso porque una sustancia que es un reactivo en la reaccin hacia la derecha tambin es el producto de la reaccin hacia la izquierda, esta terminologa es congruente con la convencin de que las sustancias escritas al lado izquierdo de las flechas de equilibrio se consideran como reactivos, y las que estn al lado derecho, como productos. (Chang, 2010)2. Principio de Le Chatelier:Existe una regla general que ayuda a predecir en qu direccin se desplazar una reaccin en equilibrio cuando hay un cambio de concentracin, presin, volumen o temperatura. Esta regla, conocida como el principio de Le Chtelier, establece que si se presenta una perturbacin externa sobre un sistema en equilibrio, el sistema se ajustar de tal manera que se cancele parcialmente dicha perturbacin en la medida que el sistema alcanza una nueva posicin de equilibrio. El trmino perturbacin significa aqu un cambio de concentracin, presin, volumen o temperatura que altera el estado de equilibrio de un sistema. El principio de Le Chtelier se utiliza para valorar los efectos de tales cambios. (Chang, 2010)

Un sistema en equilibrio puede ser alterado si se modifican las condiciones que se establecieron para lograr el equilibrio. Esto es, puede haber cambios en las concentraciones de los reactivos y/o productos, la presin, el volumen y la temperatura del sistema y romper el equilibrio.Estos cambios en los sistemas en equilibrio fueron estudiados por el Qumico Industrial Henri Louis Le Chatelier, quien estableci: si un sistema en equilibrio es perturbado por un cambio de temperatura, presin o concentracin, el sistema se desplazar en la direccin que contrarreste al mnimo dicha perturbacin, logrndose un nuevo estado de equilibrio. Cambios de concentracin: Cuando se agrega una sustancia a un sistema en equilibrio, reactivo o producto, ste se desplazar en el sentido que lo contrarreste consumiendo la sustancia adicionada y conseguir un nuevo estado de equilibrio.

Cambios en el volumen y la presin: Un sistema en equilibrio a temperatura constante en el que se reduce el volumen origina un aumento en la presin total, de tal forma que el equilibrio se desplazar en el sentido que disminuya la presin ejercida por las molculas, es decir, donde haya menor nmero de moles gaseosos. Los cambios de presin no afectan a los lquidos ni a los slidos por ser prcticamente incompresibles.

Cambios en la temperatura: Los cambios de concentracin, presin y volumen slo alteran la posicin del equilibrio y no el valor de la constante de equilibrio como sucede con los cambios de temperatura. Hay que recordar que para cada temperatura la Keqtiene un determinado valor. (Enriquez, n.d.)

3. Constante de equilibrio qumico:El equilibrio qumico se alcanza cuando las rapideces de las reacciones en un sentido y en otro se igualan, y las concentraciones de los reactivos y productos permanecen constantes. El equilibrio qumico es un proceso dinmico. Cabe sealar que en el equilibrio qumico participan distintas sustancias como reactivos y productos. El equilibrio entre dos fases de la misma sustancia se denomina equilibrio fsico porque los cambios que suceden son procesos fsicos. El concepto de constantes de equilibrio es fundamental en qumica. Las constantes de equilibrio son la clave para resolver muchos tipos de problemas de estequiometria de sistemas en equilibrio. Para emplear las constantes de equilibrio necesitamos expresarlas en trminos de concentraciones de reactivos y de productos. La nica gua con que se cuenta es la ley de accin de masas, que es la frmula general para encontrar las concentraciones de equilibrio. Sin embargo, como las concentraciones de reactivos y de productos se pueden expresar en distintas unidades, y dado que las especies que reaccionan no siempre estn en la misma fase, es probable que haya ms de un modo de expresar la constante de equilibrio para la misma reaccin. (Chang, 2010)

4. Constante del producto de solubilidad:La constante de equilibrio conocida como Kps, se le llama constante del producto de solubilidad y, al igual que cualquier constante de equilibrio, el valor depende de la temperatura. As, la expresin de la constante del producto de solubilidad de un compuesto de tipo inico que sea poco soluble, ser el producto de las concentraciones de los iones que lo compongan en cada caso, encontrndose stos elevados, cada uno a un exponente que se tratar del nmero de iones que contenga el compuesto en cuestin.Cuando se conoce el valor de la constante del producto de solubilidad para un compuesto inico que sea poco soluble, se puede valcular bien su solubilidad. Es bastante ms frecuente encontrar informacin sobre los valores de las constantes Kps, que sobre las solubilidades en s.La constante del producto de solubilidad, tambin tiene otra aplicacin, pues permite conocer si se formar un precipitado al mezclar distintas disoluciones que contengan iones que componen una sal que sea poco soluble.(Mndez, 2010)

5. pH y pOH:Puesto que las concentraciones de los iones H+ y OH en disoluciones acuosas con frecuencia son nmeros muy pequeos y, por tanto, es difcil trabajar con ellos, Soren Sorensen1 propuso, en 1909, una medida ms prctica denominada pH. El pH de una disolucin se define como el logaritmo negativo de la concentracin del ion hidrgeno (en mol/L):pH = log [H3O+] o pH = log [H+]Hay que recordar que la ecuacin es slo una definicin establecida para tener nmeros convenientes con los cuales trabajar. El logaritmo negativo proporciona un nmero positivo para el pH, el cual, de otra manera, sera negativo debido al pequeo valor de [H+]. As, el trmino [H+] en la ecuacin slo corresponde a la parte numrica de la expresin para la concentracin del ion hidrgeno, ya que no se puede tomar el logaritmo de las unidades. Entonces, al igual que la constante de equilibrio, el pH de una disolucin es una cantidad adimensional.Con el logaritmo negativo de la concentracin de iones hidrxido de una disolucin se obtiene una escala de pOH, anloga a la del pH. As, definimos el pOH comopOH = log [OH](Chang, 2010)

El pH, abreviatura de Potencial Hidrgeno, es un parmetro muy usado en qumica para medir el grado de acidez o alcalinidad de las sustancias. Esto tiene enorme importancia en muchos procesos tanto qumicos como biolgicos. Es un factor clave para que muchas reacciones se hagan o no. Por ejemplo en biologa las enzimas responsables de reacciones bioqumicas tienen una actividad mxima bajo cierto rango de pH. Fuera de ese rango decae mucho su actividad cataltica. Nuestra sangre tiene un pH entre 7,35 y 7,45. Apenas fuera de ese rango estn comprometidas nuestras funciones vitales. En los alimentos el pH es un marcador del buen o mal estado de este. Por lo expuesto el pH tiene enormes aplicaciones.La escala del pH va desde 0 hasta 14. Los valores menores que 7 indican el rango de acidez y los mayores que 7 el de alcalinidad o basicidad. El valor 7 se considera neutro. (Qumica y algo ms, s.f.)

El pH es una medida de la acidez o basicidad de una solucin. El pH es la concentracin de iones hidronio [H3O+] presentes en determinada sustancia.El trmino "pH" se ha utilizado universalmente por lo prctico que resulta para evitar el manejo de cifras largas y complejas. En disoluciones diluidas, en lugar de utilizar la actividad del ion hidrgeno, se le puede aproximar empleando la concentracin molar del ion hidrgeno.Por ejemplo, una concentracin de [H3O+] = 1 107 M (0,0000001) es simplemente un pH de 7 ya que: pH = log[107] = 7El pH tpicamente va de 0 a 14 en disolucin acuosa, siendo cidas las disoluciones con pH menores a 7 (el valor del exponente de la concentracin es mayor, porque hay ms protones en la disolucin), y bsicas las que tienen pH mayores a 7. El pH = 7 indica la neutralidad de la disolucin (donde el disolvente es agua).Se considera que p es un operador logartmico sobre la concentracin de una solucin: p = log[...] , tambin se define el pOH, que mide la concentracin de iones OH. Puesto que el agua est disociada en una pequea extensin en iones OH y H3O+.(Depto. Qumica., 2009)

ConclusinEsta unidad trata sobre distintos temas, uno de ellos es la ley de accin de masas esta ley dice que para una reaccin que es reversible en equilibrio y a una temperatura constante, hay una relacin determinada de concentraciones de reactivos y productos que tiene un valor constante K. Tambin sobre el principio de Le Chatelier que establece si un sistema en equilibrio es perturbado por un cambio de temperatura, presin o concentracin, el sistema se desplazar en la direccin que contrarreste al mnimo dicha perturbacin, logrndose un nuevo estado de equilibrio. La constante de equilibrio es la clave para resolver muchos problemas estequiometricos de sistemas en equilibrio. Para utilizar las constantes de equilibrio se necesita expresarlas en trminos de concentraciones de reactivos y de productos. La constante del producto de solubilidad su valor depende de la temperatura. La constante del producto de solubilidad de un compuesto de tipo inico que sea poco soluble, ser el producto del concentrado de iones que lo compongan en cada caso. El pH en qumica se utiliza para medir el grado de acidez o alcalinidad de las sustancias. Y el pOH mide la concentracin de OH+ o OH- en las sutancias.

ReferenciasChang, R. (2010). Qumica. Mxico, D.F.: McGraw-Hill.Depto. Qumica. (15 de Junio de 2009). El Blog de Qumica. Obtenido de El pH y el pOH: http://cpa-quimica.blogspot.mx/2009/06/el-ph-y-el-poh.htmlEnriquez, R. (s.f.). Proyecto INFOCAB. Obtenido de Principio de Le Chatelier: http://prepa8.unam.mx/academia/colegios/quimica/infocab/unidad224.htmlMndez, . (25 de Agosto de 2010). La Gua. Obtenido de Qumica: http://quimica.laguia2000.com/reacciones-quimicas/constante-del-producto-de-solubilidadQumica y algo ms. (s.f.). Acido y base. Obtenido de Concepto de pH.: http://www.quimicayalgomas.com/quimica-general/acidos-y-bases-ph-2/