El siguiente ejercicio no permitirá recordar como se pone en balance una ecuación química, así como también analizar la dependencia de los coeficientes de equilibrio químico kc y kp.
Determine la ecuación donde kc y kp son números iguales:
Lo primero que tenemos que recordar de las constantes de Kc o Kp, es que cuando se trata de mezclas gaseosas, a veces resulta más adecuado describir la composición en términos de presiones parciales. Para ello hay que adaptar la expresión de la constante de equilibrio y referirla, en vez de a concentraciones Kc, a presiones parciales Kp.
Consideremos la siguiente reacción reversible
aA + bB <===> cC + dD
Kp y Kc se relacionan mediante la ley de los gases ideales, de forma que conocida una, puede conocerse la otra.
K p = Kc (RT)(c+d) – (a+b)
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De manera que [(c+d) – (a+b)] es la variación de moles en la ecuación (Ngas productos – Ngas reactivos), R es una constante y T es la temperatura, por lo tanto Kp y Kc dependerán de la reacción y la temperatura por lo que no llevará medidas de magnitud.
Kp y Kc coincidirán numéricamente sólo cuando el número de moles en la ecuación [(c+d) – (a+b)] sea igual a cero.
Bien, entonces para responder a lo que nos preguntan debemos saber el número de moles que hay en las ecuaciones que nos dan y para ello vamos a balancearlas.
Para balancear las ecuaciones utilizaremos el método algebraico.
1º Escribimos la reacción
H2 + N2 <===> NH3
2º Se escribe sobre cada molécula una letra siguiendo el orden alfabético.
a H2 + b N2 <===> c NH3
3º Se listan verticalmente los átomos que participan en la reacción.
a H2 + b N2 <===> c NH3
H
N
4º A la derecha del símbolo de cada elemento se escribe el número de veces que el elemento se encuentra en cada molécula identificada por letra y se cambia la flecha por el signo igual (=).
a H2 + b N2 <===> c NH3
H 2a = 3c
N 2b = c
5º A la letra más frecuente se le asigna el valor 1. En nuestro caso c.
a H2 + b N2 <===> c NH3
H 2a = 3(1)
N 2b = 1
c = 1
6º Se obtienen los valores de las letras mediante operaciones algebraicas.
a H2 + b N2 <===> c NH3
H 2a = 3(1) ---> a = 3/2
N 2b = 1 ---> b = 1/2
c = 1 ---> c = 1
7º como no puede haber moléculas fraccionadas, entonces cuando uno de los valores obtenidos es fraccionario, todos se multiplican por el denominador de esa fracción. Si más de uno de los valores es fraccionario y las fracciones son diferentes entonces todas se multiplican por el común denominador.
a H2 + b N2 <===> c NH3
H 2a = 3(1) ---> a = (3/2)(2) = 3
N 2b = 1 ---> b = (1/2)(2) = 1
c = 1 ---> c = (1)(2) = 2
8º Los valores finalmente obtenidos se asignan como coeficientes de las moléculas a cuyas letras corresponda.
3 H2 + 1 N2 <===> 2 NH3
H 2a = 3(1) ---> a = (3/2)(2) = 3
N 2b = 1 ---> b = (1/2)(2) = 1
c = 1 ---> c = (1)(2) = 2
9º Inspeccionando la ecuación química observaremos que a cada lado tenemos la misma cantidad de elementos.
3 H2 + 1 N2 <===> 2 NH3
H 2a = 3(1) ---> a = (3/2)(2) = 3
N 2b = 1 ---> b = (1/2)(2) = 1
c = 1 ---> c = (1)(2) = 2
H (3)(2) = 6 = (2)(3)
N (1)(2) = 2 = 2
10º Finalmente ya tenemos la ecuación química balanceada.
3 H2 + N2 <===> 2 NH3
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Con este método podemos obtener el balance de las demás ecuaciones químicas de nuestro ejercicio:
3 H2 + N2 <===> 2 NH3
2 NO + O2 <===> 2 NO2
H2 + Br2 <===> 2 HBr
4 NH3 + 5 O2 <===> 4 NO + 6 H2O
Ahora sí ya tenemos todos los datos para responder a la pregunta de nuestro ejercicio:
Número de moléculas reactivas <===> Número de moléculas producto
a) 4 <===> 2
b) 3 <===> 2
c) 2 <===> 2
d) 9 <===> 10
e) 3 <===> 2
Por lo tanto, kc y kp son números iguales en la ecuación:
H2 + Br2 <== => 2 HBr
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No se olviden de que si tienen alguna duda o desean hacer alguna consulta, pueden escribirnos a jwzq2005@gmail.com
Cuando se sabe una cosa sostener que se sabe y cuando no se sabe admitirlo, ese es el verdadero conocimiento.
CONFUCIO
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