1
00:00:15,980 --> 00:00:22,280
Hola a todos, soy Raúl Corraliza, profesor de química de segundo de bachillerato en el IES

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00:00:22,280 --> 00:00:27,359
arquitecto Pedro Gumiel de Alcalá de Henares y os doy la bienvenida a esta serie de videoclases

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00:00:27,359 --> 00:00:38,049
de la unidad 5 dedicada al estudio del equilibrio químico. En la videoclase de hoy discutiremos el

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00:00:38,049 --> 00:00:50,490
ejercicio propuesto 8. En esta videoclase, enmarcada dentro del estudio de la relación

5
00:00:50,490 --> 00:00:56,609
entre las constantes de equilibrio Kc y Kp, vamos a echarle un vistazo al ejercicio propuesto

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00:00:56,609 --> 00:01:03,469
número 8. En él se nos dice que en un recipiente de un volumen de 5 litros se introducen 3,2

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00:01:03,469 --> 00:01:12,409
gramos de COCl2 a 300 K. Dentro de este recipiente se establece el equilibrio del COCl2 en estado

8
00:01:12,409 --> 00:01:19,569
gaseoso que se disocia para formar monóxido de carbono gaseoso y dicloro gaseoso. Pues

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00:01:19,569 --> 00:01:25,750
en las condiciones que nos han dado, 5 litros de volumen, 3,2 gramos de COCl2 a 300 Kelvin,

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00:01:26,469 --> 00:01:33,870
cuando se alcanza el equilibrio, la presión final resulta ser de 180 mmHg. En estas condiciones,

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00:01:34,010 --> 00:01:38,810
lo primero que se nos pide es que calculemos las presiones parciales de las tres especies,

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00:01:39,310 --> 00:01:46,370
el COCl2, el monóxido de carbono y el dicloro, en el equilibrio. Bueno, el único dato que tenemos

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00:01:46,370 --> 00:01:52,810
en este momento, aparte de las condiciones en las cuales se encuentra el sistema, es que con un

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00:01:52,810 --> 00:01:59,989
volumen inicial de 5 litros se introducen 3,2 gramos de COCl2 y nada de monóxido de carbono,

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00:02:00,409 --> 00:02:07,450
nada de dicloro. Así que lo primero que podemos hacer, aparte de calcular la masa molar del COCl2

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00:02:07,450 --> 00:02:12,689
a partir de los datos que se supone que nos han dado, estos son las masas atómicas del carbono,

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00:02:12,689 --> 00:02:18,650
del oxígeno y del cloro en gramos partido por mol, pues lo primero que podemos hacer

18
00:02:18,650 --> 00:02:24,849
es calcular la cantidad inicial de COCl2, que se calcula dividiendo la masa entre la

19
00:02:24,849 --> 00:02:31,590
masa molar, así que resulta que en este recipiente de 5 litros se ha introducido una cantidad

20
00:02:31,590 --> 00:02:40,750
de COCl2 igual a 0,0323 moles. Lo que podemos hacer a continuación es escribir la tabla

21
00:02:40,750 --> 00:02:45,530
del equilibrio, para lo cual escribimos, como siempre en la primera línea, la ecuación

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00:02:45,530 --> 00:02:51,770
que nos han dado, está ajustada. Escribimos en la primera fila la cantidad inicial disponible

23
00:02:51,770 --> 00:02:58,810
de cada una de las especies. Únicamente tenemos al inicio 0,0323 moles de COCl2, nada de CO,

24
00:02:59,189 --> 00:03:06,509
nada de Cl2. Y vamos a suponer que a lo largo de la reacción, cuando se alcanza el equilibrio,

25
00:03:06,509 --> 00:03:10,069
han reaccionado X moles de COCl2.

26
00:03:10,689 --> 00:03:15,849
A la vista de la estequiometría de la reacción, puesto que todos los coeficientes estequiométricos son iguales,

27
00:03:16,569 --> 00:03:23,389
si ha reaccionado X moles de COCl2, pues también reaccionan X moles de CO y X moles de Cl2.

28
00:03:24,210 --> 00:03:29,770
Puesto que inicialmente no hay en el sistema más que reactivo y no hay productos,

29
00:03:30,449 --> 00:03:33,530
lo único que puede ocurrir es que el reactivo se consuma,

30
00:03:33,530 --> 00:03:41,330
De tal forma que en el equilibrio tendremos 0,0323 moles menos X de COCl2.

31
00:03:42,210 --> 00:03:46,629
Y asimismo lo único que puede ocurrir es que se produzcan los productos, que estos se formen.

32
00:03:46,729 --> 00:03:54,710
Así pues, partiendo de 0, pues lo que tendremos serán X moles en el equilibrio tanto de CO como de Cl2.

33
00:03:57,080 --> 00:04:02,199
En este momento lo que podemos pensar es que podemos hacer uso de la ley de acción de masas.

34
00:04:02,199 --> 00:04:08,699
tenemos las cantidades en el equilibrio, conocemos el volumen 5 litros del recipiente, pues bien con

35
00:04:08,699 --> 00:04:13,979
la ley de acción de masas podríamos determinar este valor de x en el equilibrio y a partir de

36
00:04:13,979 --> 00:04:20,300
aquí pues calcular todo lo que se nos pide. El único problema es que no conocemos cuál es el

37
00:04:20,300 --> 00:04:26,399
valor de la constante de equilibrio, ni Kc ni Kp. Así pues, si quisiéramos utilizar la ley de acción

38
00:04:26,399 --> 00:04:32,379
de masas, describiendo el equilibrio en términos de concentraciones o bien la ecuación equivalente

39
00:04:32,379 --> 00:04:36,500
describiendo el equilibrio en términos de presiones parciales, tenemos dos incógnitas.

40
00:04:36,720 --> 00:04:41,579
Tenemos por un lado la cantidad que reacciona, de reactivo o de productos, da igual puesto

41
00:04:41,579 --> 00:04:47,079
que es la misma, y por otro lado la constante del equilibrio. Así pues, la idea no es mala

42
00:04:47,079 --> 00:04:51,000
pero la estrategia no nos va a llevar a ningún sitio, nos faltan demasiadas incógnitas.

43
00:04:51,160 --> 00:04:54,959
En concreto, nos faltan las constantes de equilibrio, que se nos pide por cierto en

44
00:04:54,959 --> 00:05:03,100
el apartado B. Los únicos datos que todavía no hemos utilizado son lo primero la temperatura

45
00:05:03,100 --> 00:05:08,279
de 300 Kelvin y por otro lado la presión final que resulta ser de 180 milímetros de

46
00:05:08,279 --> 00:05:14,459
mercurio. De alguna manera tenemos que intentar relacionar lo que tenemos aquí en la tabla

47
00:05:14,459 --> 00:05:19,680
del equilibrio, lo que corresponde al equilibrio, estas cantidades, con esta presión final

48
00:05:19,680 --> 00:05:26,920
y con esta temperatura. Para ello lo que podemos hacer es pensar en primera instancia en que algo

49
00:05:26,920 --> 00:05:34,000
que nos relaciona presión, volumen, temperatura, cantidad de sustancia, es la ley de los gases

50
00:05:34,000 --> 00:05:40,980
ideales. Y entonces lo que podemos hacer es pensar que con la ley de los gases ideales conocemos la

51
00:05:40,980 --> 00:05:47,199
presión en el equilibrio, los 180 milímetros de mercurio, conocemos el volumen, son 5 litros,

52
00:05:47,199 --> 00:05:52,980
la constante de los gases es ideal, se nos va a dar siempre, y tenemos la temperatura en el equilibrio, que son 300 Kelvin,

53
00:05:53,600 --> 00:06:01,399
bueno, pues con los datos que tenemos y que todavía no habíamos usado, podríamos calcular la cantidad total de sustancia en el equilibrio.

54
00:06:02,160 --> 00:06:06,600
Lo único que tenemos que hacer es tener cuidado de que la temperatura esté en Kelvin, lo estaba.

55
00:06:07,300 --> 00:06:11,899
Si nos hubiera dado la temperatura en grados centígrados, tendríamos que sumar 273,15.

56
00:06:11,899 --> 00:06:18,500
y sí hemos de tener cuidado en que la presión no nos ha sido dada en atmósferas, sino en milímetros de mercurio

57
00:06:18,500 --> 00:06:23,879
y tenemos que tener en cuenta el factor de conversión, que no nos van a dar nunca y que nosotros debemos conocer,

58
00:06:24,740 --> 00:06:29,019
de que 760 milímetros de mercurio equivalen a una atmósfera.

59
00:06:29,819 --> 00:06:35,100
Pues bien, teniendo eso en cuenta, pasando la presión de milímetros de mercurio a atmósferas y sustituyendo,

60
00:06:35,100 --> 00:06:43,100
lo que podemos calcular es la cantidad total de sustancia en el equilibrio, que resulta ser 0,0481 mol.

61
00:06:44,220 --> 00:06:48,480
Esa cantidad total de sustancia se corresponde con, voy atrás,

62
00:06:49,639 --> 00:06:58,579
esta cantidad total de sustancia en equilibrio la que se calcularía sumando las cantidades de cada una de las tres especies químicas dentro del reactor.

63
00:06:58,579 --> 00:07:12,800
Así pues, esos 0,0481 moles equivalen a la suma de 0,0 323 menos x más x más x.

64
00:07:12,800 --> 00:07:17,360
podemos ver que si tenemos en cuenta eso

65
00:07:17,360 --> 00:07:21,620
0,0323 menos x más x más x igual a

66
00:07:21,620 --> 00:07:24,540
este 0,0481 mol

67
00:07:24,540 --> 00:07:29,600
lo que tenemos es una ecuación para x, es una ecuación de primer grado bien sencilla

68
00:07:29,600 --> 00:07:33,339
y lo que obtenemos como resultado es x igual a

69
00:07:33,339 --> 00:07:35,680
0,0158 mol

70
00:07:35,680 --> 00:07:41,339
así pues no directamente con la ley de acción de masas sino en realidad

71
00:07:41,339 --> 00:07:46,459
con la ley de los gases ideales, conocida la presión total en el equilibrio, la temperatura,

72
00:07:46,740 --> 00:07:51,500
el volumen, etcétera, podemos calcular la cantidad total de sustancia en el equilibrio y con ella

73
00:07:51,500 --> 00:07:58,459
y los resultados que tenemos aquí en esta última fila en la tabla del equilibrio, podemos calcular

74
00:07:58,459 --> 00:08:06,920
la cantidad de sustancia que ha reaccionado. Así pues, visto que x es igual a 0,0158 moles,

75
00:08:06,920 --> 00:08:13,620
como vemos aquí, lo que podemos hacer es ir a la tabla del equilibrio y calcular las cantidades que

76
00:08:13,620 --> 00:08:17,759
quedan de cada una de las especies químicas en el equilibrio, sin más que calcular para esta

77
00:08:17,759 --> 00:08:25,439
sustancia 0,0 323 menos x y para los productos los valores de x y obtenemos para el COCl2 en

78
00:08:25,439 --> 00:08:32,019
el equilibrio una cantidad de 0,0 165 mol y tanto para el monóxido de carbono como para el dicloro

79
00:08:32,019 --> 00:08:39,279
en el equilibrio una cantidad igual a 0,058 mol. Lo que nos piden no son las cantidades de cada

80
00:08:39,279 --> 00:08:43,259
sustancia en el equilibrio, sino las presiones parciales que cada una de estas sustancias

81
00:08:43,259 --> 00:08:50,600
ejercen. Para lo cual lo que podemos hacer es, por ejemplo, calcular las presiones parciales

82
00:08:50,600 --> 00:08:57,340
multiplicando las fracciones molares correspondientes por la presión total en el equilibrio. ¿Cómo

83
00:08:57,340 --> 00:09:03,039
calculamos las fracciones molares? Pues dividiendo las cantidades en el equilibrio, estas que hemos

84
00:09:03,039 --> 00:09:09,639
calculado aquí arriba, perdón, aquí y aquí, entre la cantidad total que se calcularía sumando el 0,0

85
00:09:09,639 --> 00:09:18,299
165 mol de COCl2 más 0,0 158 mol de monóxido de carbono y la misma cantidad 0,0 158 mol de

86
00:09:18,299 --> 00:09:26,379
y cloro. Así pues, esta suma es 0,0481 mol. Lo que podemos hacer es calcular las presiones

87
00:09:26,379 --> 00:09:31,340
parciales multiplicando, pues como he dicho, las fracciones molares, cantidad de cada sustancia

88
00:09:31,340 --> 00:09:38,779
entre la total, por la presión en el equilibrio. En este caso he decidido no expresar estas

89
00:09:38,779 --> 00:09:43,820
presiones parciales en milímetros de mercurio. Podríamos haberlo hecho multiplicando la

90
00:09:43,820 --> 00:09:49,179
fracción molar por 180 milímetros de mercurio, obtendríamos todas las presiones parciales en

91
00:09:49,179 --> 00:09:57,080
milímetros de mercurio. No es una mala respuesta, puesto que si no se nos dice nada, podemos expresar

92
00:09:57,080 --> 00:10:01,600
los resultados en las unidades del problema. Me han dado la presión en milímetros de mercurio,

93
00:10:01,700 --> 00:10:09,759
podría darlas en milímetros de mercurio. Yo he preferido dar las presiones en unidades tampoco

94
00:10:09,759 --> 00:10:12,919
del sistema internacional, pero sí en las unidades de la constante R.

95
00:10:14,399 --> 00:10:18,799
Nosotros lo que tenemos R es en atmósferas, por litro partido por Kelvin y por mol.

96
00:10:18,899 --> 00:10:22,840
Así que he preferido dar las presiones parciales en atmósferas.

97
00:10:23,379 --> 00:10:29,000
Así que he multiplicado la fracción molar por el resultado de la presión en el equilibrio

98
00:10:29,000 --> 00:10:32,200
en atmósferas, 9 milímetros de mercurio.

99
00:10:32,279 --> 00:10:35,440
He aplicado el factor de conversión de 180 entre 760,

100
00:10:36,259 --> 00:10:39,480
igual que hice antes, por cierto, en la ley de los gases ideales.

101
00:10:39,759 --> 00:10:53,100
Y así obtengo en el equilibrio para el COCl2 una presión parcial de 0,088 atm, para el monóxido de carbono 0,078 y para el dicloro de 0,078 atm.

102
00:10:55,120 --> 00:11:01,059
En una segunda parte se nos pide que calculemos las constantes de equilibrio tanto Kp como Kc.

103
00:11:01,779 --> 00:11:11,759
Bueno, pues lo primero que vamos a hacer es calcular Kp, puesto que acabamos de calcular las presiones parciales de cada una de las especies químicas presentes en el reactor en el equilibrio,

104
00:11:12,399 --> 00:11:18,700
directamente podemos utilizar la expresión equivalente a la ley de acción de masas, la ecuación del equilibrio,

105
00:11:18,700 --> 00:11:29,320
de tal forma que el cociente de reacción expresado en términos de presiones parciales, o sea, el producto de las presiones parciales de los productos elevados a sus coeficientes estequiométricos,

106
00:11:29,320 --> 00:11:34,899
dividido entre la presión del único reactivo presente elevado a su coeficiente estequiométrico

107
00:11:34,899 --> 00:11:39,340
en el equilibrio debe ser igual a la constante de equilibrio K sub p.

108
00:11:40,019 --> 00:11:42,759
Sustituimos los resultados que hemos obtenido anteriormente

109
00:11:42,759 --> 00:11:50,100
y tenemos las presiones parciales en atmósferas 0,078, 0,078 y 0,081

110
00:11:50,100 --> 00:11:53,419
y obtenemos el valor 0,075.

111
00:11:54,120 --> 00:11:56,100
Antes de continuar, fijaos en un detalle.

112
00:11:56,100 --> 00:12:21,720
Cuando estuvimos discutiendo el apartado A, dije que cuando se nos pide directamente calcular la presión parcial de cada sustancia en el equilibrio, bien puedo dar los resultados en milímetros en mercurio, adhiriéndome a que son las unidades del ejercicio, o bien puedo darlo en las unidades atmósfera, puesto que son las unidades de R y son las unidades en las que habitualmente nosotros damos las presiones.

113
00:12:21,720 --> 00:12:49,039
Pues bien, aunque yo hubiera calculado aquí las presiones y las hubiera dejado en milímetros de mercurio y fuera correcto para el apartado A, os recuerdo que si nosotros vamos a adherirnos a la idea de que las constantes de equilibrio no llevan unidades, necesariamente debemos sustituir estas presiones parciales en atmósferas, no en milímetros de mercurio, puesto que la idea consiste en que estamos sustituyendo aquí las presiones normalizadas, divididas entre la presión de una atmósfera.

114
00:12:49,039 --> 00:13:11,539
Así pues, consecuentemente, necesitamos poner aquí las presiones en atmósferas, no en milímetros de mercurio. Esa está la razón, entre otras, por las cuales siempre que se nos pidan las presiones, yo las voy a calcular en atmósferas, por si acaso, para evitarme problemas y en este tipo de operaciones no cometer el fallo de poner unas unidades en lugar de las que debería en la presión.

115
00:13:11,539 --> 00:13:23,879
Bueno, pues una vez que he calculado K sub P igual a 0,075 sin unidades, lo siguiente que voy a hacer es calcular K sub C mediante la expresión con la cual deduje la fórmula para K sub P.

116
00:13:24,340 --> 00:13:28,460
K sub C es igual a K sub P por RT elevado a menos delta de N.

117
00:13:29,240 --> 00:13:36,919
K sub P es 0,075, lo acabo de calcular, R, la temperatura es 300 Kelvin, elevado a menos,

118
00:13:36,919 --> 00:13:44,460
Y aquí entre paréntesis lo que tengo es la diferencia de molecularidad entre productos y reactivos.

119
00:13:44,840 --> 00:13:53,139
Os recuerdo una vez más, porque es importante, que este delta de N no se refiere a las cantidades reales de sustancia en el equilibrio.

120
00:13:53,600 --> 00:14:05,620
No debería sumar estas cantidades de productos y restarle esta cantidad de reactivos, sino que se refiere a la molecularidad, a los coeficientes estequiométricos.

121
00:14:05,620 --> 00:14:18,659
Y entonces lo que debo hacer es irme a la ecuación química ajustada y delta dn sería la suma de los coeficientes estequiométricos de productos, 1 más 1, igual a 2, menos la suma de los coeficientes estequiométricos de los reactivos.

122
00:14:18,799 --> 00:14:34,460
Aquí no tengo nada más que un 1. Así pues, en la fórmula lo que tengo es el menos que viene en ella y entre paréntesis 1 más 1, la suma de los coeficientes de los productos, menos 1, el único coeficiente estequiométrico en los reactivos.

123
00:14:35,620 --> 00:14:42,960
Una vez que tengo esto, opero y el resultado que obtengo para Kc es 3,05 por 10 a la menos 3.

124
00:14:44,139 --> 00:14:57,799
Quiero aprovechar para haceros notar que, pese a tratarse de un ejercicio de equilibrio, si os dais cuenta, en ningún momento hemos usado tal cual la ley de acción de masas ni su equivalente a compresiones parciales.

125
00:14:58,659 --> 00:15:10,059
Lo único que hemos necesitado, aparte de escribir la estequiometría de qué es lo que ocurre cuando yo tengo una cierta cantidad, una parte reacciona, qué es lo que tengo cuando ha transcurrido la reacción,

126
00:15:10,639 --> 00:15:20,240
lo que ocurre es que cuando la reacción se detiene, en realidad no se detiene, cuando las velocidades de la reacción directa y la reacción inversa son iguales, alcanzo unas ciertas cantidades en el equilibrio.

127
00:15:21,220 --> 00:15:24,000
Si os dais cuenta, no he utilizado la ley de acción de masas.

128
00:15:24,120 --> 00:15:27,940
Aparte de la estequiometría, tan solo he utilizado la ley de los gases ideales.

129
00:15:28,899 --> 00:15:34,559
Y es que en muchas ocasiones lo que voy a hacer es encontrarme con un ejercicio donde tengo un cierto equilibrio químico.

130
00:15:35,240 --> 00:15:39,799
No tengo que alcanzar un equilibrio, sino que me describen un cierto estado de equilibrio.

131
00:15:39,799 --> 00:15:44,960
Aquí me han dicho que a partir de este estado inicial, cuando alcanzo el estado de equilibrio,

132
00:15:44,960 --> 00:16:01,980
La presión final es de 180 milímetros de mercurio con este mismo volumen, con esta misma temperatura. Bueno, pues no tengo que utilizar la ley de acción de masas, sino que directamente con la estequiometría y con la ley de los gases ideales ya puedo calcular todo aquello que se me pide.

133
00:16:02,840 --> 00:16:19,580
Así pues, no porque me estén planteando una situación de equilibrio, no porque me estén hablando de en el equilibrio tengo tal cosa o tengo tal otra, necesariamente debo utilizar la ley de acción de masas, ni siquiera tengo por qué necesariamente escribir la tabla del equilibrio así, de esta manera tan formal.

134
00:16:20,220 --> 00:16:23,179
Podría haber descrito qué es lo que estaba ocurriendo.

135
00:16:23,980 --> 00:16:33,340
El único sitio en el cual he utilizado la ley de acción de masas o su equivalente con presiones parciales ha sido cuando al final del todo me han pedido que calcule las constantes de equilibrio.

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00:16:33,480 --> 00:16:37,940
Aquí sí, es donde tengo oculta, aquí y sobre todo aquí, la ley de acción de masas.

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00:16:38,620 --> 00:16:46,799
Así pues, insisto, no porque me planteen una situación de equilibrio, no porque me hablen de presiones y me pregunten por las presiones,

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00:16:47,320 --> 00:16:51,940
tengo que empeñarme en utilizar la ley de acción de masas en su versión con presiones parciales.

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00:16:52,700 --> 00:16:56,320
Como habremos visto en las clases, como habréis visto en los cuestionarios,

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00:16:56,740 --> 00:16:59,340
hay ocasiones en que a pesar de que me hablen de presiones,

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00:16:59,500 --> 00:17:04,460
yo puedo utilizar perfectamente la validación de masas expresando el equilibrio en términos de concentraciones.

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00:17:04,980 --> 00:17:05,700
Eso por un lado.

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00:17:06,140 --> 00:17:11,339
Y por otro lado, no porque me hablen de equilibrio, siempre voy a tener que hacer uso de la validación de masas.

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00:17:11,339 --> 00:17:16,519
Si os dais cuenta, aquí tan solo porque me han pedido expresamente las constantes de equilibrio,

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00:17:16,599 --> 00:17:17,839
los valores de las constantes.

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00:17:17,839 --> 00:17:39,700
Si el ejercicio hubiera acabado aquí, en el apartado A, ni siquiera habría tenido que haber hecho referencia a la ley de acción de masas. Así pues, insisto, no os empeñéis en utilizar porque es un equilibrio la ley de acción de masas. Hay ocasiones en que sólo con la estequiometría y, en el caso de gases, con la ley de los gases ideales, se puede resolver el ejercicio.

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00:17:40,039 --> 00:17:48,819
En el aula virtual de la asignatura tenéis disponibles otros recursos, ejercicios y cuestionarios.

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00:17:49,480 --> 00:17:53,220
Asimismo, tenéis más información en las fuentes bibliográficas y en la web.

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00:17:53,960 --> 00:17:59,440
No dudéis en traer vuestras dudas e inquietudes a clase o al foro de dudas de la unidad en el aula virtual.

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00:18:00,059 --> 00:18:01,579
Un saludo y hasta pronto.