Cálculo de concentraciones usando las constantes de equilibrio
Introducción a las constantes de equilibrio
Problemas de equilibrio químico, tipo 1: Calculando la constante de la reacción en base a las concentraciones de las especies en la mezcla de la reacción.
Problemas de equilibrio químico, tipo 2: Calculando la constante de la reacción en base a las concentraciones de las especies en la mezcla de la reacción inicial y en equilibrio.
Problemas de equilibrio químico, tipo 3: Obteniendo la concentración de una concentración empleando otras y la constante.
Problemas de equilibrio químico, tipo 4: Resolviendo problemas en los que se obtiene una ecuación cuadrática de manera manual
Problemas de equilibrio químico, tipo 5: Resolviendo problemas en los que se obtiene una ecuación cuadrática de manera asistida, ejemplo 1
Problemas de equilibrio químico, tipo 6: Resolviendo problemas en los que se obtiene una ecuación cuadrática de manera asistida, ejemplo 2
Problemas de equilibrio químico,
tipo 6: Resolviendo problemas en los que se obtiene una ecuación cuadrática de
manera asistida, ejemplo 2.
El
ejemplo 4 noes mostró como no se debe afrontar un ejercicio de equilibrio,
ahora veremos un ejercicio completo usando el método analítico
En
la síntesis de ácido yodhídrico a partir de yodo gaseoso molecular e hidrógeno
gaseoso molecular.
Suponga que tiene un reactor con 1 mol de
hidrogeno molecular gaseoso y 2 mol de yodo molecular gaseoso. El volumen del
reactor es de 1L. Determinar las concentraciones de las especies de la mezcla
de reacción en el estado de equilibrio cuando la reacción ocurre a 458°C? La
constante de equilibrio para la temperatura determinada es de 49,7
El
plan:
Determinar la
concentración de la especies al inicio de la reacción
Determinar los
valores de cambio
Determinar las
expresiones algebraicas que representan la concentración de la especies en el
estado de equilibrio
Escribir la
expresión para la constante de equilibrio
Resolver el problema
algebraico
Reemplazar en la
cuadrática y calcular el valor de x
Resolvemos:
Determinar la
concentración de la especies al inicio de la reacción
Al
inicio de la reacción tenemos que (al ser el volumen de 1L) la concentración es
de 1 molar de hidrogeno molecular gaseoso y 2 molar de yodo molecular gaseoso.
El producto es de 0 molar al inicio.
Determinar los
valores de cambio
Esto
se realiza mediante la tabla de cambios
Determinar las
expresiones algebraicas que representan la concentración de la especies en el
estado de equilibrio
Escribir la
expresión para la constante de equilibrio
Resolver el problema
algebraico
Dado
que emplearemos un método analítico, emplazaremos el valor de 1 por z y el
valor de 2 por m.
Reemplazar en la
cuadrática y calcular el valor de x
Dado
que las expresiones no son de fácil manejo algebraico reemplazaremos
inmediatamente en la siguiente tabla de Excel.
Y
emplearemos las siguientes fórmulas
Todo
queda en términos de la constante.
Por
lo anterior nos quedan dos valores de x: x1 =2.33; x2= 0.93.
Sin
embargo 2.33 da un valor negativo en la resta 1-x por lo cual el resultado que
da un valor con sentido químico es x2.
De este modo el resultado
es:
Yodo
molecular gaseoso = 1.07 molar → (1L) → 1.07 mol
Hidrógeno
molecular gaseoso = 0.07 molar → (1L) → 0.07 mol
Acido
yodhídrico gaseoso = 1.86 molar → (1L) → 1.86 mol
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