una muestra de gas presenta 0.33 dl y 40 grados centígrados cuál es el volumen final del gas y una temperatura se duplica
Respuestas a la pregunta
Respuesta:
Inicialmente partimos de 0,4 moles de SO2
y 0,2 moles de O2
en un recipiente de 1 litro de
capacidad. Al cabo del tiempo se establece el equilibrio y se comprueba que se han formado
0,06 moles de SO3 y quedan sin reaccionar 0,34 moles de SO2
y 0,17 moles de O2
[ver Figura
5.3 (a) en el margen].
Si no se cambian las condiciones de reacción, estas concentraciones permanecen inalteradas,
pues se ha conseguido alcanzar el estado de equilibrio, lo cual no quiere decir que la reacción
se haya parado, ya que el estado de equilibrio es un estado dinámico permanente.
A continuación variamos las concentraciones de partida y realizamos otra experiencia.
Partimos ahora de 0,4 moles de SO3
en el mismo recipiente anterior, sin añadir ni SO2 ni O2
.
Al alcanzarse el equilibrio, en las mismas condiciones anteriores, 1 000 °C, comprobamos que
las concentraciones de las especies que intervienen en la reacción son las mismas que las
obtenidas anteriormente [ver Figura 5.3 (b) en el margen].
El hecho de que las concentraciones de reactivos y productos coincidan en ambos casos
es casual y se debe a que se han tomado cantidades estequiométricas en los dos casos
estudiados. Si las cantidades hubieran sido otras cualesquiera, lo único que permanecería
constante sería la Keq, que estudiaremos a continuación, siempre y cuando no se modifique
la temperatura. Otra cuestión distinta es el tiempo necesario para alcanzar el equilibrio, que
puede ser mayor o menor que el del primer experimento.
A. Constante de equilibrio
En el ejemplo estudiado anteriormente se comprueba que las concentraciones de las
sustancias que intervienen en el proceso, cuando éste llega al equilibrio, son las mismas,
independientemente de la concentración inicial.
Esto hace pensar que debe existir una relación entre ellas que permanezca constante, siempre y
cuando la temperatura no varíe. Fue así como Guldberg y Waage, en 1864, encontraron, de una
forma absolutamente experimental, la ley que relacionaba las concentraciones de los reactivos
y productos en el equilibrio con una magnitud, que se denominó constante de equilibrio.
Así pues, si tenemos un equilibrio de la forma:
aA bB cC dD K
K
i
d
+ +
La velocidad de la reacción directa o hacia la derecha, si es un proceso elemental, será:
vd 5 Kd
[A]a
[B]b
Mientras que, para la reacción inversa, vale:
vi 5 Ki
[C]c
[D]d
En las expresiones anteriores, Kd
y Ki
son las constantes de velocidad específicas para ambas
reacciones, derecha e izquierda respectivamente. Como, por definición, ambas velocidades
son iguales en el equilibrio vd
= vi
, se cumple que:
Kd [A]a
[B]b 5 Ki
[C]c
[D]d
Pasando ambas constantes al mismo lado, y las concentraciones al otro:
K
K
[][]
[C] [ ]
A B
D
i
d
a b
Explicación: