9 dic. 2009

Aplicación de la constante de equilibrio

El siguiente ejercicio servirá para estudiar las aplicaciones de la constante de equilibrio.

A 1000 ºK la síntesis del HCL presenta el siguiente equilibrio:

H2(g) + Cl2(g) <===> HCL(g) ; Kc =4

Si se parte de 1 mol-g de cada reactante. Hallar las molaridades del H2 y Cl2 una vez alcanzado el equilibrio.

Debemos determinar son las concentraciones molares iniciales.

Recordemos que la molaridad (M), o concentración molar, se define como el número de moles de soluto por cada litro de disolución.


Analizamos los coeficientes de las sustancias para realizar el balance de la ecuación química:

a H2(g) + b Cl2(g) <===> c HCL(g)
         c = 1
H:      2a = c          --->   a = 1/2
Cl:      2b =c           --->   b = 1/2
                                      
 c = (1)(2) = 2
 a = (1/2)(2) = 1
 b = (1/2)(2) = 1

Por lo tanto:           H2(g) + Cl2(g) <===> 2 HCL(g)

Se confecciona una tabla sencilla, donde se indicarán las cantidades iniciales (que son datos del ejercicio), las cantidades que se consumen o reaccionan, las cantidades que se forman (de los productos) y finalmente las cantidades en equilibrio.


H2(g)    +    Cl2(g)   <===> 2 HCL(g)
[ ] Inicial
1
1

0,0
[ ] Consumido
x
x


[ ] Formado



2x
[ ] Equilibrio
(1 – x)
(1 – x)

2x

Como se nota las cantidades de equilibrio están en función de x

Calculamos ahora el valor de x con el uso del valor de Kc.

Una descripción cuantitativa del equilibrio fue efectuada por primera vez en 1870 por los químicos noruegos Guldberg (1836-1902) y Waage (1833-1918), que la expresaron en forma de ley.

Recordemos que la ley de acción de masas establece que para una reacción reversible en equilibrio, a una temperatura fija, la relación entre el producto de las concentraciones de los productos (elevadas a una potencia igual a su coeficiente estequiométrico) y el producto de las concentraciones de los reactivos (elevados cada uno a una potencia igual a su coeficiente estequiométrico) es una CONSTANTE.

Es decir, para una reacción del tipo:


La ley de Guldberg y Waage se expresa matemáticamente de la siguiente forma:

La ley de Guldberg y Waage se conoce también como Ley de acción de masas (L.A.M.) debido a que, en el enunciado original, sus autores aludieron a conceptos tales como «fuerzas de acción» y «masas activas».

Con estos conocimientos ahora podemos reemplazar los datos en la ecuación de la constante de equilibrio de la ecuación de nuestro ejercicio:

Kc = [HCL]2/[ H2][ Cl2]
4 = (2x)2/(1-x)2

Sacando raíz cuadrada y despejando, tenemos:

2 = 2x/(1-x)
2 – 2x = 2x
2 = 4x
x = ½
x = 0.5 mol/Lt

Por lo tanto, las concentraciones en el equilibrio son:

[ H2] = 1 – 0,5 = 0,5 M
[ Cl2] = 1 – 0,5 = 0,5 M
[HCL] = (2)(0,5) = 1 M

[ H2] = 0,5 M
[ Cl2] = 0,5 M
[HCL] = 1 M

Espero que les haya aclarado los conceptos, si tuvieran alguna consulta adicional u otro ejercicio en el que necesiten ayuda, mi e-mail es jwzq2005@gmail.com con gusto los atenderé.

Tres cosas distinguen al hombre superior: siendo virtuoso, está libre de ansiedad; siendo sabio, está libre de perplejidad; siendo valiente, está libre de temor.

CONFUCIO

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