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:

H_2(g) + Cl_2(g) <===> HCL_(g) ; K_c =4

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

1º 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.

2º Analizamos los coeficientes de las sustancias para realizar el balance de la ecuación química:

a H_2(g) + b Cl_2(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:           H_2(g) + Cl_2(g) <===> 2 HCL_(g)

3º 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

4º Calculamos ahora el valor de x con el uso del valor de K_c.

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:

K_c = [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