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INVESTIGACIÓN
MELINA YATZIRI AGUIRRE ALVAREZGRUPO: 785
¿QUÉ ES EL EQUILIBRIO QUÍMICO?
Cuando estamos en presencia de una reacción química, los reactivos
se combinan para formar productos a una determinada velocidad.
Sin embargo, los productos también se combinan para formar
reactivos. Es decir, la reacción toma el sentido inverso. Este doble
sentido llega a un punto de equilibrio dinámico cuando
ambas velocidades se igualan.
No hablamos de un equilibrio estático en el que las moléculas cesan
en su movimiento, sino que las sustancias siguen combinándose
formando tanto productos como reactivos. A este equilibrio lo
llamamos equilibrio químico.
CÓMO SE EXPRESA LA CONSTANTE DE EQUILIBRIO
El equilibrio químico se representa a través de una expresión matemática llamada constante de equilibrio.
En una reacción hipotética:aA + bB<——–> cC + dD
La constante de equilibrio esta dado por:K = ( [D]d . [C]c ) / ( [A]a . [B]b )
(Las minúsculas estan elevadas como potencia).
ENERGÍA DE ACTIVACIÓNLa Energía de activación es la energía que necesita un sistema antes de
poder iniciar un determinado proceso.
La energía de activación suele utilizarse para denominar la energía mínima
necesaria para que se produzca una reacción química dada. Para que ocurra
una reacción entre dos moléculas, éstas deben colisionar en la orientación
correcta y poseer una cantidad de energía mínima.
A medida que las moléculas se aproximan, sus nubes de electrones se
repelen. Esto requiere energía (energía de activación) y proviene del calor del
sistema, es decir de la energía traslacional, vibracional, etcétera de cada
molécula.
¿QUÉ ES LA ENERGÍA DE IONIZACIÓN Y DE DISOCIACIÓN DE ENLACE?
La energía de ionización
también llamada potencial de ionización, es la energía que hay que suministrar a un átomo neutro, gaseoso y en estado fundamental, para arrancarle el electrón más débil retenido.
Podemos expresarlo así:X + 1ªE.I. X+ + e-
Siendo esta energía la correspondiente a la primera ionización.
La segunda energía de ionización representa la energía necesaria para arrancar un segundo electrón y su valor es siempre mayor que la primera, ya que el volumen de un ión positivo es menor que el del átomo neutro y la fuerza electrostática es mayor en el ión positivo que en el átomo, ya que se conserva la misma carga nuclear:
X+ + 2ªE.I. X2+ + e-
La energía de ionización se expresa en electrón-voltio, julios o en Kilojulios por mol (kJ/mol).
1 eV = 1,6.10-19 culombios . 1 voltio = 1,6.10-19 julios
Energía de disociación de enlace
Es una manera de medir la fuerza de un enlace químico. Se puede definir
como la energía que se necesita para disociar un enlace mediante
homólisis.
En el proceso de homólisis, el enlace covalente se rompe y cada uno de los
átomos se queda con uno de los electrones que formaban el enlace,
formándose así radicales libres, es decir, entidades químicas con número
impar de electrones.
LA RELACIÓN QUE HAY ENTRE ENERGÍA DE REACCIÓN Y EL ROMPIMIENTO Y
FORMACIÓN DE ENLACES.
Energía de reacción
En toda reacción química se absorbe o desprende energía (normalmente
como calor o luz). Esto se debe a que al romperse y formarse enlaces se
absorbe y se desprende energía respectivamente. Según criterios energéticos
las reacciones se clasifican en:
TABLA CON LAS DIFERENTES ENERGÍAS DE DISOCIACIÓN.
ENLACES INTERMOLECULARES Y ENLACES INTERATÓMICOS.
ENLACES INTERATOMICOSEste tipo de enlaces se da entre átomos de dos o mas elementos, este tipo de enlaces a su vez se divide en tres tipos diferentes, cada uno con propiedades diferentes a los otros, estos son:
ENLACE IONICOEste tipo de enlace se da entre un elemento metal y un no metal, en él, el elemento metal cede electrones al no metal, con esto el no metal llena su ultimo orbital y el metal queda con su ultimo orbital completo, con esto, ambos alcanzan la estabilidad.
CARACTERISTICAS•Son solidos•Son buenos conductores del calor y la electricidad•Tienen altos puntos de fusión y embullición•Se disuelven fácilmente en agua
ENLACE COVALENTE
Este tipo de enlace se da entre elementos no metales, en el los átomos lo
forman comparten los electrones de su ultimo orbital con los otros átomos
para que así alcancen la estabilidad. En este tipo de enlace, los átomos no
ganan ni pierden electrones, los comparten.
CARACTERISTICAS
• Se pueden presentar en cualquier estado de agregación de la materia.
• Son malos conductores del calor y la electricidad.
• Tienen puntos de fusión y embullición relativamente bajos.
• Son solubles en diversos solventes pero no en el agua.
ENLACE METALICO
Este tipo de enlace se da solo entre metales, por medio de este, se mantienen
unidos dos o mas metales entre sí. En este tipo de enlace, al igual que en el
enlace covalente, los átomos que lo forman comparten sus electrones de
valencia para alcanzar la estabilidad.
CARACTERÍSTICAS
• Suelen ser sólidos, excepto el mercurio
• Son excelentes conductores del calor y la electricidad
• Sus puntos de embullición y de fusión son muy variados
• Presentan brillo
ENLACE INTERMOLECULAR
Es la unión que como resultado de las fuerzas de carácter electrostático que
se establecen entre las moléculas, consigue mantenerlas unidas en una red
cristalina.
ENLACE DIPOLO – DIPOLO (D–D)
Se presentan entre moléculas covalentes polares. Se deben a la
interacción entre los dipolos permanentes que constituyen las moléculas.
Las moléculas polares se atraen cuando el extremo positivo de una de ellas
está cerca del negativo de otra y debido a las atracciones entre sus
dipolos
ENLACE PUENTE DE HIDRÓGENO (E.P.H)
Son un tipo especial de atracción dipolo-dipolo. Ocurre en moléculas muy
polares que poseen átomos muy electronegativos (F, O, N) unidos a
hidrógeno. Ejemplos: HF; H2O y NH3. 4
La unión se establece entre los pares de electrones libres y el átomo de
hidrógeno.
Son fuerzas intermoleculares muy intensas y permanentes. Ejemplo: agua
amoniaco
ENLACE MEDIANTE FUERZAS DE LONDON (F.L)
•Se presentan entre moléculas covalentes apolares.
• Se deben a la aparición de dipolos instantáneos que se crean con el
movimiento de los electrones.
• Cuando los electrones se mueven de un lado para otro, generan un
momento dipolar instantáneo, pasajero.
•Un extremo de la molécula tendrá carga negativa parcial pasajera y el otro
extremo carga positiva parcial también pasajera.
• Las cargas parciales instantáneas de las moléculas se atraen entre si y así
pueden unirse unas con otras.
REACCIÓN EXOTÉRMICA Y ENDOTÉRMICA, DE ACUERDO A LA
ENERGÍA LIBERADA. Exotérmicas (desprenden energía, signo negativo). La energía liberada
en los nuevos enlaces que se forman es mayor que la empleada en los
enlaces que se rompen.
Endotérmicas (absorben energía, signo positivo). La energía absorbida
en los enlaces que se rompen es mayor que la desprendida en los
enlaces que se forman.
Er = E. romper enlaces - E. formar enlaces
GRÁFICAS DE ENERGÍA POTENCIAL RELATIVA VS EL TRANSCURSO DE UNA
REACCIÓN
FACTORES QUE AFECTAN LA RAPIDEZ DE UNA REACCIÓN QUÍMICA:
TEMPERATURA, CONCENTRACIÓN, PRESIÓN, SUPERFICIE DE CONTACTO, CATALIZADORES
Efecto de la temperatura
Es la única variable que, además de influir en el equilibrio, modifica el valor
de su constante.
Si una vez alcanzado el equilibrio se aumenta la temperatura, el sistema se
opone a ese aumento de energía calorífica desplazándose en el sentido que
absorba calor.
Es importante hacer notar que a bajas temperaturas, la reacción requiere
más tiempo, debido a que bajas temperaturas reducen la movilidad de las
partículas involucradas
Efecto de las concentraciones
Un aumento en la concentración de uno de los reactivos hace que el
equilibrio se desplace hacia la formación de productos, y a la inversa en el
caso de que se disminuya dicha concentración. Y un aumento en la
concentración de los productos hace que el equilibrio se desplace hacia la
formación de reactivos, y viceversa en el caso de que se disminuya.
Efecto de la presión
Si aumenta la presión la reacción se desplazará hacia donde exista menor
número de moles gaseosos, para así contrarrestar el efecto de disminución
de volumen, y viceversa.
Lógicamente, en el caso de que las cantidades de moles gaseosos sean
iguales para cada lado de la ecuación, no se producirán cambios, es decir
que el equilibro no se desplazará. También se puede aumentar la presión del
sistema sin afectar el equilibrio agregando un gas noble.
Efecto de la superficie de contacto
Cuando una o todas las sustancias que se combinan se hallan en estado
sólido, la velocidad de reacción depende de la superficie expuesta en
la reacción. Cuando los sólidos están molidos o en granos, aumenta la
superficie de contacto y por consiguiente, aumenta la posibilidad de
choque y la reacción es más veloz.
Efecto de los catalizadores
Respecto a los catalizadores, se ha determinado que estos no tienen ningún
efecto sobre la concentración de los reaccionantes y de los productos en
equilibrio.
Esto se debe a que si un catalizador acelera la reacción directa también hace
lo mismo con la reacción inversa, de modo que si ambas reacciones se
aceleran en la misma proporción, no se produce ninguna alteración del
equilibrio.
TEORÍA DE LAS COLISIONES.
Se basa en la idea de que para que una reacción pueda tener lugar, las
moléculas de las sustancias deben chocar previamente entre sí, y por lo
tanto:
“La velocidad de una reacción es proporcional al número de
colisiones producidas por unidad de tiempo entre las moléculas de
los reactivos.”
Para que las colisiones sean efectivas hay dos aspectos importantes que
deben cumplirse:
a.las moléculas, átomos, iones, ... de las especies reaccionantes deben
tener una energía mínima necesaria (energía de activación), dado casi todas
las reacciones implican una ruptura de enlaces que requieren un aporte
energético.
b.La orientación relativa de las especies que colisionan debe ser la
adecuada para que la interacción sea efectiva.
PRINCIPIO DE LECHATELIER ¿CÓMO AFECTAN EL EQUILIBRIO DE UNA REACCIÓN QUÍMICA, LA TEMPERATURA, PRESIÓN,
CONCENTRACIÓN DE REACTIVOS Y PRODUCTOS, Y CATALIZADORES?
Este principio sostiene que un sistema siempre reaccionará en contra del
cambio inducido.
Otro ejemplo lo tenemos en las reacciones exotérmicas o endotérmicas, las
que generan calor o absorben respectivamente. Si a una reacción exotérmica
le damos calor, el sistema para disminuir la temperatura, irá hacia la
formación de reactivos. De esta manera generara menos calor para atenuar
el cambio. Y si es endotérmica formara más productos, y así, absorberá más
calor evitando el ascenso térmico.
Principio de Le Chatelier dice:
Si en una reacción química en equilibrio se modifican la presión, la
temperatura o la concentración de alguna de las especies reaccionantes, la
reacción evolucionará en uno u otro sentido hasta alcanzar un nuevo estado
de equilibrio.
CIBEROGRAFIA
http://www.quimicayalgomas.com/quimica-general/equilibrio-quimico/
http://quimica.laguia2000.com/general/energia-de-disociacion-de-enlace
http://quimikyque.mex.tl/frameset.php?url=/786222_Enlaces-Interatomicos.html
http://www.profesorenlinea.cl/Quimica/Equilibrio_quimico.html
http://www.100ciaquimica.net/temas/tema6/punto5b.htm
