Equilibri Químic: Kc, Kp, Qc i Principi de Le Châtelier

Kc:

constant d'equilibri de concentració      aA + bB ↔ cC + dD 

Kp:

constant d'equilibri de pressions            ↑ Formula reacció

Llei d'acció de masses (LAM)
Kc = [C]^c ·[D]^d / [A]^a · [B]^b                          Kc depèn de la Tª i la naturalesa del reactiu i producte.

Valor de Kc a partir d'altres Kc

            A + 2B ↔ AB₂   

Kc = [AB₂] / [A] · [B]² , però també es pot expressar com a:                  2B       ↔ B₂    --->     Kc₁ = [B₂] / [B]²  

A + B₂ ↔ AB₂  --->   Kc₂ = [AB₂] / [A] · [B₂] 

2B + A + B₂ ↔ B₂ + AB₂                                 

Kc = Kc₁ · Kc₂→  [AB₂] / [A] · [B]² = [B₂] / [B]² · [AB₂] / [A] · [B₂]  

Quocient de reacció Qc ≠ Kc                          aA + bB ↔ cC + dD

Les concentracions en Kc estan en equilibri i les de Qc no.

És per conèixer l'evolució de la reacció en qualsevol moment.  Comparant Qc i Kc sabrem si la reacció es abans o després de l'equilibri.

Qc = Kc → en situació d'equilibri

Qc < Kc → abans de l'equilibri. Es desplaçarà cap a la dreta perquè ↑ [C] i [D] que [A] i [B], per tant, Qc es farà més gran fins que arribarà a Kc en equilibri.

Qc > Kc → després de l'equilibri. Es desplaçarà cap a l'esquerra perquè ↓ [C] i [D] que [A] i [B] .....

Constant d'equilibri de pressions Kp            aA + bB ↔ cC + dD

Pressió parcial → P_A = X_A · P_total                        P_A · V = n_A · R · T          P_total = P_A + P_B + P_C +P_D   X_A = n_A / n_totals       P_T · V = n_T · R · T

Kp =    

Kp = Kc · (R · T)∆n -> (variació mols gassos) → (mols finals - inicials)

PRINCIPI DE LE CHÂTELIES

si un sistema en equilibri rep una pertorbació exterior que modifica qualsevol dels factors que determinen l'equilibri, aquest evoluciona en el sentit que contraresta l'efecte de la pertorbació. 

Pertorbacions exteriors que puc aplicar:  

1. [ producte] i [reactiu]       2. P i V          3. Tª            4. Catalitzador

1.  — Si ↑[R] → eq cap a la dreta.   —Si ↑[P] →eq cap a l'esquerra

      — Si ↓[P] →eq cap a la dreta.    — Si ↓[R] → eq cap a l'esquerra.

2.   — Si ↓P o V↑ eq cap on més mols gassos hi hagi

       — Si ↑P o V↓ eq cap on menys mols gassos hi hagi.

Si la ∆n és 0 els canvis de pressió i volum no afecten l'equilibri

3. — Si ↑T → eq cap al sentit endotèrmic absorbeix Q     ∆H>0

     — Si ↓T → eq cap al sentit exotèrmic allibera Q            ∆H<0 

4. No afecta l'equilibri només a l'Ea, accelera o frena la reacció

Relació entre ∆G i Kp

∆G = ∆Gº + R · T · ln · Qp           En equilibri      ∆G = 0     i    Qp = Kp

És a dir que en equilibri        0 = ∆Gº + R · T · ln · Qp 

Equilibris heterogenis 

A vegades quan fas Qc o Kc resultarà que et donen reactius que no són gossos, si és aquest el cas el que faràs és no tenir-los en compte.

s'ha de posar com a justificació “que aquests compostos no són gassos i, per tant, no estan inclosos dins de Kc ni Kp”

Grau de dissociació (α)
fer servir tabla de eq

És el grau de transformació dels reactius en productes 

α = mols que reaccionen / mols inicials  -> X / n_o   α està en tant per u.

TIPS

si a l'enunciat no ens donen res per saber Qc la reacció va a la dreta.

RESOLUCIÓ DE PROBLEMES D'EQUILIBRI QUÍMIC Exemple

Recipient 20L, inicialment 0,6 mol H₂ i 0,4 mol de I₂. Es formen a l'equilibri 0,34 mols d'HI.   Quina és la Kc?

1H_2 (g) + 1I_2 (g) ↔ 2HI _(g)   

[H₂] _o = 0,6 mols / 20 L = 0,03M            La _o significa que són          [I₂] _o = 0,4 mols / 20 L = 0,02M              concentracions inicials      [HI] _eq = 0,34 mols / 20 L = 0,017M      _eq que esta en equlibri

0,017 = 2x → x = 0,0085                     kc = 1,17

Kc = [HI]² / [H₂] · [I₂] = 0,017² / (0,03 - 0,0085) · (0,02 - 0,0085)

Exemple: En un reactor de 2L i a 110ºC te lloc la reacció de descomposició Ag₂Ço₃ (s) ↔ Ag₂O (s) + Ço₂ (g) i se han descomposat 176.6 mg de Ag₂Ço₃ . Calcula Kp i Kc, la massa de Ço₂ en equilibri i la P total.

Kc = [CaO_(s)] · [Ço_{2 (g)}] / [Caço₃ (s) ]  --> Kc = [Ço₂ (g) ] 

A) Kp i Kc a 110 ºC           Massa molar Ag2CO3 = 275.8g/mol

0,1766g Ag₂Ço₃ · 1 mol Ag₂Ço₃ / 275,8g Ag₂Ço₃ · 1mol Ag₂Ço₃ / 1 mol Ço₂  / 2 Litres= 6,4 · 10^-4 mols Ço₂  

[Ço₂ (g) ] = 6,4 · 10^-4 mol / 2 L = 3,2 · 10^-4M     

Kc = [Ço₂ (g) ] = 3,2 · 10^-4       

Kp = Kc · (R · T)^∆n = 3,2 · 10^-4 · (0,082 · 383)^(1-0) = 0,01

B) Kp ?      Kp = PCO2 = 0,01 atm             XCO2 = nCO2 / n totals (gassos)

P_CO2 = X_CO2 · P_total → P_CO2 · X_CO2 = P_total        

0,01 · (1/1) = P_total = 0,01 atm

C) mCO2 en eq ?

6,4 · 10^-4 mol Ço₂ · 44g Ço₂ / 1 mol Ço₂ = 0,0282g Ço₂ = 28,2 mg Ço₂