1 00:00:01,970 --> 00:00:09,529 Bien, vamos a comenzar esta siguiente parte del tema 2, sobre el laboratorio de análisis físico-químico de aguas. 2 00:00:10,789 --> 00:00:22,670 Ya estuvimos viendo el agua como disolvente, las disoluciones acuosas, los cálculos de concentraciones y la elaboración de diluciones, 3 00:00:22,850 --> 00:00:29,710 tanto diluciones únicas, sencillas, como diluciones seriadas, banco de diluciones. 4 00:00:29,710 --> 00:00:48,810 Y en el último apartado estuvimos viendo cómo los compuestos químicos pueden reaccionar entre sí y adquirir cambios químicos. Vimos las reacciones químicas, la ecuación de la reacción química y las relaciones estequiométricas. 5 00:00:49,350 --> 00:00:55,810 Vamos a ver hoy el equilibrio químico. Muchas de estas reacciones químicas pueden estar en equilibrio. 6 00:00:57,789 --> 00:01:14,510 Hago referencia a que muchas de las diapositivas que vamos a utilizar en esta presentación son cortesía del profesor Gregorio Rosa Palacios del Instituto Arquitecto Ventura Rodríguez, que generosamente las cede y así las podemos utilizar. 7 00:01:14,510 --> 00:01:39,510 ¿De acuerdo? Bien. Hasta ahora lo que hemos estado viendo es que las reacciones químicas, como por ejemplo una reacción de disociación de una sal, como puede ser el cloruro de sodio, en presencia del agua, de agua, se puede disociar en sus dos iones el cation sodio más el cloruro. 8 00:01:39,510 --> 00:02:09,110 Este es un ejemplo de reacción química de disociación. Bien, esta reacción está completamente desplazada hacia la derecha y es una reacción irreversible. Es tantísima la tendencia en presencia de agua, en un ambiente acuoso del cloruro sódico, es tanta la tendencia a formar sus iones correspondientes que esta reacción ya no ocurre jamás en sentido opuesto. 9 00:02:09,509 --> 00:02:24,189 Bien, esto no es siempre así. Es decir, hemos visto, por tanto, como si todas las reacciones estuvieran totalmente desplazadas de los reactivos hacia los productos. 10 00:02:24,189 --> 00:02:32,650 De tal manera que llega un momento que se agotan todos los reactivos porque hemos generado todos los productos, el 100%. ¿De acuerdo? 11 00:02:32,650 --> 00:02:56,509 Pero en la mayoría de los casos esta conversión, esta transformación química no es total. Se producen de esta manera simultáneamente, diríamos como dos reacciones químicas que son opuestas y ocurren de forma simultánea hasta que llega un momento que hay un equilibrio, un equilibrio químico entre las dos reacciones. 12 00:02:56,509 --> 00:03:12,509 Por ejemplo, aquí tenemos la reacción representada, la reacción química entre el yodo gaseoso, en estado gaseoso, con el hidrógeno, en estado gaseoso, también para dar lugar al yoduro de hidrógeno. 13 00:03:13,550 --> 00:03:23,229 ¿De acuerdo? Dos moléculas de yoduro de hidrógeno, según las proporciones estequiométricas. Si os acordáis, un mol más un mol van a generar dos moles de yoduro. 14 00:03:23,229 --> 00:03:50,050 Pero realmente esto no es una reacción que está completamente desplazada hacia la derecha, sino que se establece un equilibrio. Es decir, hay en paralelo y simultáneamente una reacción directa, que es la que va hacia la derecha, la reacción directa, por la cual el hidrógeno se combina con el gas yodo para dar lugar al yoduro de hidrógeno, 15 00:03:50,050 --> 00:04:04,789 Pero al mismo tiempo está ocurriendo una reacción inversa. Es decir, hay moléculas de yoduro de hidrógeno de las que se están formando que también se pueden volver a disociar. Por tanto, sería la reacción inversa. 16 00:04:04,789 --> 00:04:30,250 Si representamos en esta gráfica el tiempo desde que ponemos en contacto y comienza la reacción a tiempo cero y aquí graficamos la velocidad de la reacción, vemos que la velocidad de la reacción directa, de esta reacción directa representada en rojo, va disminuyendo. 17 00:04:30,250 --> 00:04:49,610 De tal manera que al principio se empiezan a combinar, se empiezan a combinar, pero su velocidad se enlentece y de la reacción inversa igual. De las moléculas de yoduro de hidrógeno se pueden volver a disociar para dar lugar a hidrógeno y yodo. 18 00:04:49,610 --> 00:04:56,730 hasta que llega un momento en el que la velocidad de las dos reacciones se iguala, la misma velocidad. 19 00:04:57,529 --> 00:05:06,750 En este momento decimos que la ecuación de la reacción, esta reacción química, ha llegado al equilibrio. 20 00:05:07,269 --> 00:05:16,750 De tal manera que cuando esta reacción ha alcanzado el equilibrio, ya no se desplaza ni a la derecha ni a la izquierda. 21 00:05:16,750 --> 00:05:35,310 Es decir, no se lleva a cabo la reacción directa a diferente velocidad que la inversa. Por tanto, al ser la velocidad igual, al mismo tiempo que se está formando yoduro de hidrógeno, a la misma velocidad se está volviendo a disociar. 22 00:05:35,310 --> 00:05:54,389 En hidrógeno, gaseoso y odóxido. ¿De acuerdo? Esto es muy importante. Se diría entonces que hemos alcanzado el equilibrio. Aquí os dejo un link, tenéis un link a un vídeo que lo explica de forma un pelín más detallada, por si os sirve, ¿vale? Y os ayuda a trabajarlo mejor. 23 00:05:54,389 --> 00:06:13,290 Bien, de tal manera que nosotros podríamos decir que podemos escribir una reacción genérica en la cual tenemos dos reactivos, el reactivo A y el reactivo B, que van a dar lugar a un producto C y D. 24 00:06:13,290 --> 00:06:19,829 Cada uno de ellos, en minúscula, tiene delante, como sabemos, su coeficiente estequiométrico. 25 00:06:20,649 --> 00:06:28,230 De tal manera que podemos calcular y medir la velocidad de la reacción directa y la velocidad de la reacción indirecta. 26 00:06:28,810 --> 00:06:35,589 En el momento en que ambas velocidades sean iguales, decimos que hemos alcanzado el equilibrio. 27 00:06:35,589 --> 00:06:42,990 Por tanto, el estado de equilibrio se alcanza cuando Vd es igual a Vi. 28 00:06:43,290 --> 00:07:02,149 Que es lo que hemos visto en la gráfica anterior. Bien, si en lugar de graficar la velocidad respecto del tiempo, graficamos las concentraciones de los cuatro componentes, los dos reactivos, los representamos arriba, y los dos productos, ¿sí? 29 00:07:02,149 --> 00:07:07,730 Los dos compuestos químicos producto de la reacción los representamos en la parte inferior. 30 00:07:08,990 --> 00:07:12,649 Vemos que en las gráficas podemos obtener diferentes tipos de gráficas. 31 00:07:12,649 --> 00:07:28,649 En este caso, por ejemplo, en la gráfica 1 de arriba, vemos que cuando comienza la reacción nosotros hemos puesto en contacto los compuestos A y B cuyas concentraciones las conocemos y su concentración empieza a disminuir. 32 00:07:28,649 --> 00:07:35,990 disminuir. Empieza a disminuir y empieza a aumentar proporcionalmente las concentraciones 33 00:07:35,990 --> 00:07:45,149 de C y D. Esto es un error. Esto es D. ¿De acuerdo? De C y D. Hasta que llega un momento 34 00:07:45,149 --> 00:07:51,430 en el que se alcance el equilibrio y en este punto, tiempo de equilibrio, las concentraciones 35 00:07:51,430 --> 00:08:00,670 de los dos, tanto productos como reactivos, ya no varían. En este caso, la concentración 36 00:08:00,670 --> 00:08:12,970 de los reactivos es superior a la de los productos. Diríamos que esta reacción química está 37 00:08:12,970 --> 00:08:24,410 ligeramente desplazada hacia la izquierda, ¿de acuerdo? Eso hace que estos compuestos químicos 38 00:08:24,410 --> 00:08:30,329 estén a mayor concentración que los productos. Puede ocurrir también al revés, que sería el 39 00:08:30,329 --> 00:08:36,070 segundo caso. En este caso llega un momento que en el tiempo del equilibrio, cuando se alcanza 40 00:08:36,070 --> 00:08:42,870 el equilibrio, la concentración de los productos es mucho mayor que la de los reactivos. Diríamos 41 00:08:42,870 --> 00:08:45,149 que esta reacción está desplazada 42 00:08:45,149 --> 00:08:46,230 hacia la derecha. 43 00:08:46,990 --> 00:08:48,769 ¿De acuerdo? Bien. 44 00:08:50,210 --> 00:08:50,649 Por tanto, 45 00:08:50,909 --> 00:08:52,850 el equilibrio químico se establece 46 00:08:52,850 --> 00:08:54,909 cuando existen dos 47 00:08:54,909 --> 00:08:56,830 reacciones opuestas 48 00:08:56,830 --> 00:08:59,450 que ocurren de forma simultánea. 49 00:08:59,450 --> 00:09:00,649 Esto es importante. 50 00:09:02,250 --> 00:09:03,590 Un sistema que está 51 00:09:03,590 --> 00:09:07,500 en equilibrio, decimos 52 00:09:07,500 --> 00:09:09,700 que está en equilibrio cuando la composición 53 00:09:09,700 --> 00:09:11,019 no varía en el tiempo. 54 00:09:11,379 --> 00:09:13,559 Es decir, las concentraciones 55 00:09:13,559 --> 00:09:15,559 de cada uno de los componentes 56 00:09:15,559 --> 00:09:17,460 ya no varía. De aquí 57 00:09:17,460 --> 00:09:18,919 a lo largo del tiempo 58 00:09:18,919 --> 00:09:21,600 permanecen invariables, ya no varía. 59 00:09:22,240 --> 00:09:23,379 Decimos que se ha alcanzado 60 00:09:23,379 --> 00:09:25,600 el equilibrio. ¿De acuerdo? 61 00:09:26,639 --> 00:09:27,480 No confundir 62 00:09:27,480 --> 00:09:29,120 estas gráficas con las que hemos visto 63 00:09:29,120 --> 00:09:31,759 anteriormente de la velocidad 64 00:09:31,759 --> 00:09:32,740 con el tiempo. 65 00:09:33,419 --> 00:09:35,360 Aquí sí la velocidad de ambas reacciones 66 00:09:35,360 --> 00:09:36,639 es idéntica. 67 00:09:37,539 --> 00:09:39,100 Otra cosa es la concentración de cada. 68 00:09:40,500 --> 00:09:41,379 De tal manera 69 00:09:41,379 --> 00:09:42,879 que si no cambian las condiciones, 70 00:09:42,879 --> 00:09:53,320 temperatura, presión, concentración de alguno de estos factores, estas concentraciones van a permanecer inalteradas, ya diríamos para siempre. 71 00:09:54,860 --> 00:10:04,980 Bien, ¿qué características tiene el equilibrio químico cuando una reacción ha alcanzado el equilibrio? 72 00:10:05,360 --> 00:10:10,480 La primera característica del equilibrio es que es un equilibrio, por supuesto, reversible. 73 00:10:10,480 --> 00:10:17,480 Y lo representamos en la ecuación de la reacción con una doble flecha, a la derecha y a la izquierda. 74 00:10:19,179 --> 00:10:33,480 De tal manera que se puede alcanzar el mismo estado de equilibrio si cogemos y ponemos a reaccionar, en este caso, el óxido de azufre, el dióxido de azufre con el oxígeno. 75 00:10:33,480 --> 00:10:52,279 Así cogemos directamente el trióxido de azufre y dejamos que se disocie. Antes y después se va a alcanzar el equilibrio. ¿Por qué? Porque el equilibrio es reversible. 76 00:10:52,279 --> 00:11:08,500 En este caso, en el primero de los casos que tenéis aquí representado, es el caso de la reacción química directa. 77 00:11:08,500 --> 00:11:24,679 He puesto dióxido de azufre en presencia de oxígeno a una concentración determinada y lo que veo es que empiezan a reaccionar, sus concentraciones disminuyen y empieza a aparecer y se empieza a formar y aumenta la concentración de trióxido de azufre. 78 00:11:24,679 --> 00:11:37,620 ¿Sí? Bien. Perfecto. De tal manera que llega un momento que se alcanza el tiempo en el que se alcanza el equilibrio y ya estas concentraciones permanecen inalterables. 79 00:11:38,500 --> 00:12:07,200 Bien, en este segundo caso aquí lo que tenemos representada es la reacción química inversa, de tal manera que nosotros lo que hemos puesto es 0,4 molar de trióxido de azufre, de tal manera que no nos confundamos con los colores, ahora el trióxido de azufre se empieza a disociar, como vemos aquí, y empieza a aparecer dióxido de azufre y oxígeno. 80 00:12:07,200 --> 00:12:26,320 Si os dais cuenta, cuando se alcanza el equilibrio puede tardar más o menos en alcanzarse el equilibrio. Pero una vez se ha alcanzado el equilibrio, las concentraciones del equilibrio son idénticas. Esto es debido a que las reacciones en equilibrio químico son reversibles. 81 00:12:27,320 --> 00:12:30,120 La segunda característica es que el equilibrio es dinámico. 82 00:12:31,159 --> 00:12:33,039 ¿De acuerdo? El equilibrio es dinámico. 83 00:12:33,240 --> 00:12:38,639 Es decir, ahora en este momento la reacción está en equilibrio. 84 00:12:38,639 --> 00:12:45,820 Pero si yo altero un factor, de los que vamos a ver luego o después, se altera todo el equilibrio, ¿sí? 85 00:12:46,519 --> 00:12:55,639 De tal manera que es un proceso dinámico y vuelve, tiene la tendencia de volver a su estado de equilibrio. 86 00:12:56,320 --> 00:13:12,600 De tal manera que el estado de equilibrio, si yo no modifico las condiciones, es permanente. Pero si modifico alguno de los factores que lo afectan, es un equilibrio siempre dinámico, que va a tener tendencia a volver nuevamente al equilibrio. 87 00:13:12,600 --> 00:13:27,620 ¿De acuerdo? Bien, dicho esto, cualquier equilibrio químico nosotros debemos de ser capaces de hacer una serie de cálculos que definen ese equilibrio químico. 88 00:13:27,620 --> 00:13:42,620 Aquí, por ejemplo, tenemos una reacción química de disociación en la cual el tetraóxido de nitrógeno se puede disociar, que es gaseoso, en dos moléculas de dióxido de nitrógeno. 89 00:13:42,620 --> 00:13:57,960 Ya hemos dicho que las concentraciones de los compuestos que intervienen en esta reacción química en concreto, cuando se llega al equilibrio, son las mismas independientemente de la concentración inicial. 90 00:13:58,879 --> 00:14:10,980 Independientemente de la concentración inicial, las concentraciones en el equilibrio son idénticas y ya no varían. Las concentraciones en el equilibrio ya no varían. 91 00:14:10,980 --> 00:14:39,279 ¿De acuerdo? A no ser que yo modifique algún parámetro. Muy bien. Fijaos, aquí en esta tabla que tenemos aquí debajo, dependiendo de las concentraciones iniciales de cada uno de ellos, aquí por ejemplo, hemos puesto 0,670 mol litro y al principio no tenemos nada de dióxido de nitrógeno. 92 00:14:39,279 --> 00:14:43,179 Cuando los dejamos reaccionar llega un momento que se llega al equilibrio. 93 00:14:43,559 --> 00:14:45,919 Esta sería la concentración en el equilibrio. 94 00:14:46,320 --> 00:14:49,759 Esta sería la concentración inicial, ¿de acuerdo? 95 00:14:49,759 --> 00:14:54,960 Y esta es la concentración en un punto que no está en el equilibrio, ¿de acuerdo? 96 00:14:55,440 --> 00:15:02,340 Las concentraciones del equilibrio, que las tendríamos aquí, pues serían estas, ¿de acuerdo? 97 00:15:03,240 --> 00:15:04,919 Más o menos, ¿se entiende? 98 00:15:04,919 --> 00:15:23,360 Bien, nosotros podemos hallar la relación que hay entre las concentraciones de ambos componentes, en este caso el reactivo sería el tetraóxido de nitrógeno y el producto de esta reacción sería el dióxido de nitrógeno. 99 00:15:23,360 --> 00:15:52,240 Nosotros podemos hacer el cálculo de lo que llamamos la constante de equilibrio. La constante de equilibrio no es ni más ni menos que el cociente entre la concentración de los productos, en este caso solo hay uno, cada uno de ellos elevado a su coeficiente estequiométrico, dos, entre la concentración de los reactivos. 100 00:15:53,240 --> 00:15:57,759 Estas concentraciones son las concentraciones del equilibrio, ¿de acuerdo? 101 00:15:58,120 --> 00:16:08,440 De tal manera que si nosotros tenemos estas concentraciones iniciales de este equilibrio, alcanzaremos estas concentraciones en el equilibrio. 102 00:16:09,279 --> 00:16:13,519 Si tengo estas concentraciones, estas son concentraciones iniciales, que antes me he equivocado, ¿de acuerdo? 103 00:16:13,519 --> 00:16:15,519 Todos son concentraciones iniciales. 104 00:16:15,620 --> 00:16:21,840 Si yo pongo estas concentraciones iniciales, esto tiende a llegar al equilibrio y estas serían las concentraciones del equilibrio. 105 00:16:22,980 --> 00:16:24,539 Y en el tercer caso igual. 106 00:16:24,639 --> 00:16:44,220 Por tanto, yo puedo calcular lo que llamamos la constante del equilibrio químico dividiendo las concentraciones de los productos de esa reacción cuando están en el equilibrio entre las concentraciones de los reactivos cuando se ha alcanzado el equilibrio. 107 00:16:44,720 --> 00:16:53,440 Cada una de estas concentraciones siempre elevadas a su coeficiente estequiométrico según la ecuación y la estequiometría de la reacción. 108 00:16:53,440 --> 00:17:15,789 Bien, por tanto, lo que sería la ley de reacción de masas nos dice que para un equilibrio genérico, como el que hemos puesto antes, nosotros en el equilibrio podemos calcular su constante del equilibrio, 109 00:17:15,789 --> 00:17:36,789 Que no es más ni menos que el cociente entre las concentraciones de cada uno de los productos elevados a subcoeficientes estequiométricos entre las concentraciones en el equilibrio, insisto, de los reactivos, cada uno de ellos elevado a subcoeficientes estequiométricos. 110 00:17:36,789 --> 00:18:05,190 ¿De acuerdo? Bien, sabemos que en el equilibrio la velocidad de la reacción directa y la velocidad de la reacción indirecta es idéntica. ¿De acuerdo? Bien, nosotros podemos calcular una constante, que sería esta constante Kd y Ki, que es la constante de la reacción directa y de la reacción indirecta. 111 00:18:05,190 --> 00:18:20,710 Como en el equilibrio la velocidad de la reacción directa y de la reacción indirecta es idéntica, podemos establecer esta relación. 112 00:18:21,990 --> 00:18:33,710 De tal manera que la constante del equilibrio no es más ni menos que dividir la constante de la reacción inversa entre la constante de la reacción directa. 113 00:18:33,710 --> 00:19:03,690 Esta es la constante del equilibrio. 114 00:19:03,710 --> 00:19:19,430 Constante de equilibrio. Importante, y aquí ya lo apunto. Hay una constante por cada temperatura. Por tanto, el equilibrio se ve alterado por la temperatura y la constante también. 115 00:19:19,430 --> 00:19:39,109 Bien, en función del estado de agregación en la que se encuentran tanto reactivos como productos, hay dos tipos de equilibrios químicos. Llamamos equilibrios homogéneos, aquellas reacciones químicas, aquellos equilibrios en los que reactivos y productos están en la misma fase. 116 00:19:39,109 --> 00:20:00,150 Por ejemplo, la que ya hemos visto. O por ejemplo, si hacemos reaccionar nitrógeno gaseoso con hidrógeno para dar lugar al amoníaco. En este caso se produce amoníaco gaseoso, que luego lo podríamos, de alguna manera, disolver y hacer una disolución acuosa. Pero eso es diferente. 117 00:20:00,150 --> 00:20:17,130 O el ácido clorhídrico, que suele estar en disolución acuosa, cuando le añado más agua se disocia, ¿de acuerdo? Se disocia en cloruro y protones, ¿de acuerdo? Que esto lo veremos en el tema del pH y las reacciones ácido-gaseo. 118 00:20:17,130 --> 00:20:39,130 Hablamos de equilibrios heterogéneos cuando reactivos y productos se encuentran en distintas fases. Un sólido, por ejemplo, el óxido de mercurio, para dar lugar al mercurio metálico y oxígeno, este es sólido y estos de aquí son gaseosos. Hablaríamos en este caso de un equilibrio heterogéneo. 119 00:20:39,130 --> 00:21:03,099 ¿De acuerdo? Bien, volviendo a la constante del equilibrio, por recalcar, porque es muy importante, para una reacción genérica que podríamos escribir así, como hemos ido haciendo en las diapos anteriores, las especies que intervienen en esta constante de equilibrio son aquellas que pueden variar su concentración. 120 00:21:03,099 --> 00:21:20,240 ¿De acuerdo? Por tanto, gases o sustancias en disolución, tanto si se trata de equilibrios homogéneos como heterogéneos. Las demás están incluidas en la constante. Y esta es la expresión de la constante. 121 00:21:20,240 --> 00:21:23,279 importante, es una constante 122 00:21:23,279 --> 00:21:25,099 una constante matemática 123 00:21:25,099 --> 00:21:26,980 es adimensional 124 00:21:26,980 --> 00:21:29,059 o sea, no tiene 125 00:21:29,059 --> 00:21:30,900 ninguna unidad, es un 126 00:21:30,900 --> 00:21:32,380 valor, no tiene unidades 127 00:21:32,380 --> 00:21:35,059 de hecho si es concentración 128 00:21:35,059 --> 00:21:35,440 molar 129 00:21:35,440 --> 00:21:39,119 y abajo concentración molar 130 00:21:39,119 --> 00:21:40,319 molar y molar 131 00:21:40,319 --> 00:21:43,359 se eliminan, de tal manera que la constante 132 00:21:43,359 --> 00:21:45,299 no tiene ninguna unidad 133 00:21:45,299 --> 00:21:47,339 y la constante como hemos 134 00:21:47,339 --> 00:21:49,240 visto, su valor depende 135 00:21:49,240 --> 00:22:11,259 Única y exclusivamente de la temperatura. Por tanto, para una reacción química determinada podemos calcular su Kc, su constante, podríamos decir la Kc1 para la temperatura 1, la Kc2 para una temperatura 2. 136 00:22:11,259 --> 00:22:20,700 Y así tenemos infinitas constantes de equilibrio porque hay infinitos grados de temperatura. 137 00:22:22,319 --> 00:22:29,720 La constante del equilibrio corresponde al equilibrio expresado de una forma determinada. 138 00:22:29,720 --> 00:22:55,079 ¿Sí? Es decir, hay una constante de equilibrio para cada reacción química y para cada ecuación química, según su ajuste estequiométrico. Esto es lógico, ¿por qué? Porque tengo que elevar cada concentración de cada compuesto químico que participa en la reacción con su coeficiente estequiométrico. 139 00:22:55,079 --> 00:23:10,539 Lo vemos aquí. Lo vamos a profundizar ahora. Por tanto, el valor de la constante del equilibrio solo es válido para una ecuación química con sus coeficientes estequiométricos. 140 00:23:10,539 --> 00:23:25,640 Por ejemplo, según esta ecuación química, una molécula de nitrógeno va a reaccionar con tres moléculas de hidrógeno para dar lugar a dos moles o dos moléculas de amoníaco. 141 00:23:25,640 --> 00:23:45,420 De acuerdo, conocido el valor de Kc para este equilibrio, calcula a la misma temperatura la constante para cada uno de estos equilibrios. 142 00:23:45,420 --> 00:23:58,980 ¿Es la misma reacción química? Sí, pero como la ecuación es diferente, es lo mismo, solamente que aquí, por ejemplo, he multiplicado por 2. En la primera, hemos multiplicado por 2. 143 00:23:58,980 --> 00:24:19,680 Como el ajuste es diferente, y es muy diferente a esta, ¿de acuerdo? También, que es la inversa, y es muy diferente a esta, para cada una de ellas yo puedo calcular con una constante diferente. 144 00:24:19,680 --> 00:24:35,099 De tal manera que en este caso, esta sería la manera de calcular la constante para esta expresión, esta ecuación, esta sería para la siguiente y esta para la siguiente. 145 00:24:35,099 --> 00:24:43,779 Por tanto, el valor de la constante del equilibrio de la reacción química depende de la ecuación química y del ajuste que hayamos realizado. 146 00:24:44,819 --> 00:24:51,490 Bien, ¿qué información nos proporciona la constante? 147 00:24:51,569 --> 00:25:14,670 Calculamos la constante y eso nos indica varias cosas. Por un lado, lo que llamamos la extensión de la reacción. Es decir, más o menos se podría decir que cuando la constante tiende a cero, es prácticamente 0,02, muy cercana a cero, 148 00:25:14,670 --> 00:25:24,450 se dice que el equilibrio está prácticamente donde solo existen los reactivos, ¿de acuerdo? 149 00:25:24,450 --> 00:25:31,450 Si aquí hemos representado en este esquema los reactivos como celdillas azules y los productos como celdillas amarillas, 150 00:25:32,430 --> 00:25:38,450 si la Kc es muy baja, aquí la K, la constante es 10 a la menos 3, por tanto 0,001, 151 00:25:38,450 --> 00:25:50,869 Eso significa que la reacción, por ejemplo, de A más B para dar lugar a C más D, significa que esta reacción prácticamente está hacia acá. 152 00:25:51,650 --> 00:25:54,130 Y todo, todo, todo son reactivos. 153 00:25:55,490 --> 00:26:04,490 Al revés, cuando tiende al infinito, por ejemplo, valor altísimo de una constante, significa que el equilibrio está desplazado hacia la derecha. 154 00:26:05,369 --> 00:26:06,210 Una constante de mil. 155 00:26:07,009 --> 00:26:13,309 Significa que en realidad todo lo que encontraríamos serían productos y eso indica que la reacción está desplazada hacia la derecha. 156 00:26:13,869 --> 00:26:29,170 Si es un valor cercano a 1, significa que es un rendimiento 50%-50% y entonces está realmente en un equilibrio, en un equilibrio 50-50. 157 00:26:29,650 --> 00:26:35,509 ¿De acuerdo? Por tanto, la extensión de la reacción es la primera información que nos proporciona la constante. 158 00:26:35,509 --> 00:26:57,230 Una constante muy pequeña significa que la reacción está desplazada hacia la izquierda y sólo encontraremos reactivos. Si el valor es muy alto, al revés, encontraremos principalmente productos. Y si es un valor cercano a 1, significa que es una reacción o es un equilibrio en el que la concentración de productos y reactivos es muy parecida. 159 00:26:57,230 --> 00:27:06,869 Bien, la segunda información es la predicción del sentido del avance de la reacción 160 00:27:06,869 --> 00:27:11,630 Es decir, para esta reacción química nosotros además de la constante 161 00:27:11,630 --> 00:27:16,009 Ojo, la constante que la calculamos cuando ya está en el equilibrio 162 00:27:16,009 --> 00:27:18,789 Podemos calcular el cociente de la reacción 163 00:27:18,789 --> 00:27:25,569 Si os fijáis, para calcular el cociente utilizamos la misma fórmula 164 00:27:25,569 --> 00:27:42,589 La misma fórmula. Pero, a diferencia de la Kc, de la constante, aquí las concentraciones que vamos a usar son las concentraciones en un punto de la reacción cuando todavía no está en equilibrio. ¿Se entiende? 165 00:27:42,589 --> 00:28:04,289 Bien. Comparando el valor de Q y el valor de la constante en condiciones de presión y temperatura determinadas, podemos decir cómo va a evolucionar esa reacción química, si va a ir hacia la derecha o si va a ir hacia la izquierda. 166 00:28:05,049 --> 00:28:09,650 Vamos a hacer algún ejercicio gráfico que se entienda un poquito mejor en los siguientes días. 167 00:28:09,650 --> 00:28:27,609 Bien. Y por último, podemos calcular las concentraciones de cada uno de estos componentes, cuáles serán esas concentraciones cuando se alcance el equilibrio. Esto lo podemos hacer por el método ICE, veremos algún ejemplo un poquito más adelante. 168 00:28:27,609 --> 00:28:51,269 ¿De acuerdo? Bien. Para predecir cómo va a evolucionar un equilibrio químico, hemos de calcular el coeficiente y hemos de calcular la constante. De tal manera que, si el cociente es menor que la constante, la reacción química evoluciona hacia la derecha. 169 00:28:51,269 --> 00:28:58,869 Es decir, los reactivos van a dar lugar a los productos hasta que lleguen al equilibrio. 170 00:29:00,109 --> 00:29:11,690 Al revés, si el valor del coeficiente es mayor que la constante, significa que, digamos, de alguna manera vence la reacción inversa. 171 00:29:12,009 --> 00:29:18,670 Y por tanto, la evolución es que los productos se transformen en los reactivos hasta que se alcance el equilibrio. 172 00:29:18,670 --> 00:29:22,630 cuando Q y C son iguales 173 00:29:22,630 --> 00:29:23,710 tienen el mismo valor 174 00:29:23,710 --> 00:29:27,109 se dice que el sistema está en equilibrio 175 00:29:27,109 --> 00:29:28,650 se ha alcanzado el equilibrio 176 00:29:28,650 --> 00:29:29,970 ¿de acuerdo? 177 00:29:31,549 --> 00:29:31,869 bien 178 00:29:31,869 --> 00:29:35,289 por ejemplo 179 00:29:35,289 --> 00:29:36,630 nos dice un problema 180 00:29:36,630 --> 00:29:37,710 que a cierta temperatura 181 00:29:37,710 --> 00:29:39,789 el valor de K sub C 182 00:29:39,789 --> 00:29:43,869 es 1,2 por 10 a la menos 3 183 00:29:43,869 --> 00:29:46,250 ya con este valor de 10 a la menos 3 184 00:29:46,250 --> 00:29:48,289 sabemos que es un valor muy bajo 185 00:29:48,289 --> 00:29:49,589 muy bajo 186 00:29:49,589 --> 00:30:03,869 ¿De acuerdo? Pues cuando está en equilibrio, esta reacción concreta en el equilibrio, la gran mayoría de los componentes que encontraríamos en la reacción son los reactivos. 187 00:30:03,869 --> 00:30:21,869 Nos dicen ahora que sabiendo esto y teniendo esta ecuación de esta reacción, si introducimos en el recipiente 0,01 mol de hidrógeno, por tanto aumentamos la concentración de hidrógeno. 188 00:30:23,069 --> 00:30:32,549 Perdón, no, perdón, perdón. Para esta reacción química conocemos que en el equilibrio su constante es esta, que es muy baja. 189 00:30:32,549 --> 00:30:47,349 Ahora, lo que hacemos es, metemos en un reactor, en una botellita de 2 litros, para hacer reaccionar 0,01 mol de hidrógeno, 0,02 moles de nitrógeno y 4 moles de amoníaco. 190 00:30:47,349 --> 00:30:51,069 ¿Sí? Bien, con estas concentraciones 191 00:30:51,069 --> 00:30:53,210 que no sabemos si son las del equilibrio 192 00:30:53,210 --> 00:30:54,809 no lo sabemos todavía 193 00:30:54,809 --> 00:30:56,250 nos preguntan 194 00:30:56,250 --> 00:30:58,849 ¿Estará la mezcla en equilibrio? 195 00:30:59,950 --> 00:31:01,130 ¿Y si no lo está? 196 00:31:01,269 --> 00:31:03,130 ¿En qué sentido va? ¿Hacia la derecha 197 00:31:03,130 --> 00:31:04,130 o hacia la izquierda? 198 00:31:04,890 --> 00:31:06,670 Para poder resolverlo 199 00:31:06,670 --> 00:31:08,369 lo primero que tenemos que hacer es calcular 200 00:31:08,369 --> 00:31:09,950 el coeficiente 201 00:31:09,950 --> 00:31:11,410 y el coeficiente 202 00:31:11,410 --> 00:31:14,950 con las concentraciones que no están 203 00:31:14,950 --> 00:31:16,589 en equilibrio, que serían estas 204 00:31:16,589 --> 00:31:23,269 Por tanto, nos sale un coeficiente de 3,2 por 10 a la 9 205 00:31:23,269 --> 00:31:24,990 No tiene unidades 206 00:31:24,990 --> 00:31:29,130 Comparando este valor con el de la constante 207 00:31:29,130 --> 00:31:32,690 Vemos que Q es muchísimo mayor que la constante 208 00:31:32,690 --> 00:31:36,589 Por tanto, 1, el sistema no está en equilibrio 209 00:31:36,589 --> 00:31:40,309 Y 2, para poder llegar al equilibrio 210 00:31:40,309 --> 00:31:42,470 ¿Cómo evoluciona este sistema? 211 00:31:42,470 --> 00:32:08,029 Va a evolucionar de manera que debe disminuir la constante, ¿sí? El coeficiente, perdón. De tal manera que la reacción para que eso ocurra debe transcurrir de derecha a izquierda, ¿de acuerdo? De aquí hacia allá. Perdón, de derecha a izquierda. La disociación del amoníaco. ¿Se entiende? 212 00:32:08,029 --> 00:32:19,130 Bien, pues comparando el coeficiente con la constante, somos capaces de predecir cómo va a evolucionar esa reacción hasta alcanzar el equilibrio, ¿de acuerdo? 213 00:32:19,609 --> 00:32:28,990 Bien, os pongo aquí un ejemplo más, ¿de acuerdo?, que lo podéis revisar si queréis, está muy explicado paso a paso, ¿de acuerdo? 214 00:32:28,990 --> 00:32:40,730 Y aquí, en realidad, nos dicen que estamos estudiando esta reacción química y sabemos que en el equilibrio su constante es 14,2. 215 00:32:41,990 --> 00:32:49,490 Sabiendo que las concentraciones iniciales que hemos puesto son estas, podemos calcular su coeficiente. 216 00:32:50,390 --> 00:32:55,269 Y su coeficiente es prácticamente infinito, porque es 0,1 entre 0. 217 00:32:55,269 --> 00:33:19,410 Cualquier número, como sabéis, matemáticamente dividido entre cero es infinito. Por tanto, el coeficiente es muchísimo mayor que la constante. ¿De acuerdo? Sabemos que este sistema, esta reacción transcurrirá hacia la izquierda. ¿De acuerdo? Los reactivos. Para encontrar el equilibrio. ¿Sí? 218 00:33:19,410 --> 00:33:41,490 De tal manera que si nosotros ahora escribimos la ecuación y lo pasamos a moles, a concentración, diríamos que por cada mol de dióxido, de monóxido de carbono, que le llamamos X, no sabemos cuánto es, si es un mol o cuánto es, en el equilibrio, insisto, en el equilibrio. 219 00:33:41,490 --> 00:33:44,789 aquí nos han dado las concentraciones iniciales 220 00:33:44,789 --> 00:33:45,430 al principio 221 00:33:45,430 --> 00:33:48,869 y hemos predicho cómo va a evolucionar hasta el equilibrio 222 00:33:48,869 --> 00:33:50,549 cuando alcance el equilibrio 223 00:33:50,549 --> 00:33:52,730 nos han dicho que el valor 224 00:33:52,730 --> 00:33:54,390 de la constante es 14,2 225 00:33:54,390 --> 00:33:56,150 y nos preguntan 226 00:33:56,150 --> 00:33:58,130 ¿cuáles son las concentraciones 227 00:33:58,130 --> 00:34:00,470 que se alcanzan en el equilibrio? 228 00:34:01,710 --> 00:34:02,029 bien 229 00:34:02,029 --> 00:34:03,490 para ello 230 00:34:03,490 --> 00:34:05,210 para saber 231 00:34:05,210 --> 00:34:07,849 que están en el equilibrio 232 00:34:07,849 --> 00:34:10,010 a uno de ellos 233 00:34:10,010 --> 00:34:12,889 le asignamos 234 00:34:12,889 --> 00:34:14,989 el valor de la incógnita X 235 00:34:14,989 --> 00:34:16,289 de tal manera que 236 00:34:16,289 --> 00:34:19,030 X moles de dióxido de carbono 237 00:34:19,030 --> 00:34:20,730 van a reaccionar con 2X 238 00:34:20,730 --> 00:34:22,530 porque sabemos que por cada mol 239 00:34:22,530 --> 00:34:24,329 de monóxido de carbono 240 00:34:24,329 --> 00:34:26,230 se necesitan 2 moles 241 00:34:26,230 --> 00:34:28,889 de hidrógeno 242 00:34:28,889 --> 00:34:29,250 ¿de acuerdo? 243 00:34:30,309 --> 00:34:30,909 bien 244 00:34:30,909 --> 00:34:33,809 pero sabemos que 245 00:34:33,809 --> 00:34:36,369 al final 246 00:34:36,369 --> 00:34:38,090 de producto 247 00:34:38,090 --> 00:34:39,809 la cantidad 248 00:34:39,809 --> 00:34:55,849 o el número de moles, por ejemplo, que tendremos de metanol, esta es la molécula de metanol, serán 0,1 menos X. ¿Por qué 0,1? Porque partíamos de 0,1 molar, ¿sí? 249 00:34:55,849 --> 00:35:04,590 Y como sabemos que va hacia la izquierda, de esos 0,1 habrá que restarle todo lo que se transforma y se disocia. 250 00:35:05,389 --> 00:35:18,070 ¿Cuánto? Pues como es una relación estectrométrica 1,1,2, si a este le hemos llamado x, aquí se tiene que disociar una cantidad x. 251 00:35:18,369 --> 00:35:23,269 Por tanto, de 0,1 molar hay que restarle el valor de x, lo que se disocia. 252 00:35:23,269 --> 00:35:33,590 ¿Sí? Bien, utilizando ahora la fórmula de la constante, nosotros sabemos que la constante es 14,2 253 00:35:33,590 --> 00:35:42,190 y esto es igual a la concentración de los productos elevado a su coeficiente, que es 1, 254 00:35:43,090 --> 00:35:50,389 dividido entre el producto de las concentraciones de los reactivos, cada uno elevado a su coeficiente estequiométrico. 255 00:35:50,389 --> 00:36:20,420 Y esto nos da una concentración de 0,0753 molar. ¿De acuerdo? Bien. Por tanto, las concentraciones cuando se haya alcanzado el equilibrio serán de metanol 0,1 menos 0,0753, esta concentración de monóxido de carbono y esta concentración de hidrógeno. 256 00:36:21,960 --> 00:36:39,980 ¿De acuerdo? Bien, este es un tipo de problema que tenemos que saber hacer y resolver para cualquier equilibrio químico. Aquí tenéis otro ejemplo, la misma reacción, pero en este caso he variado las concentraciones iniciales. 257 00:36:39,980 --> 00:37:04,980 Por tanto, ahora, en lugar de poner estas concentraciones de aquí a reaccionar, es decir, que yo ponía metanol y no ponía nada de los reactivos, ahora lo hago al revés. Pongo los reactivos, 0,1 molar de los reactivos, y yo esperaría que esto se desplazase hacia la derecha, hacia allá, para que se forme metanol. 258 00:37:04,980 --> 00:37:33,320 Metano. Calculo el coeficiente, el coeficiente es cero, prácticamente, por tanto, mucho menor que la constante, y esto transcurre hacia la derecha. Las concentraciones que se obtendrán en el equilibrio, aunque la constante siempre es la misma, ¿de acuerdo? Las concentraciones son diferentes. ¿Por qué? Porque parto de concentraciones iniciales diferentes. 259 00:37:33,320 --> 00:37:42,719 ¿De acuerdo? Echarle un vistazo, darle una vueltecita y si tenéis alguna duda, me decís, ¿vale? Y lo vemos en clase. 260 00:37:43,780 --> 00:38:00,360 Bien, os he puesto algunos ejercicios de toda esta primera parte, cálculo de la constante, cálculo de coeficiente, hacia dónde irán, una reacción indeterminada, si hacia la derecha, hacia la izquierda, hasta alcanzar el equilibrio, etc. 261 00:38:00,360 --> 00:38:21,300 Los ejercicios serían para hacerlos, intentad hacerlos y los corregimos en clase, ¿de acuerdo? Bien, pero hemos dicho que una vez que está una reacción química en equilibrio, este equilibrio se puede alterar, ¿de acuerdo? Se puede alterar porque es un equilibrio dinámico. 262 00:38:21,300 --> 00:38:40,280 Hay cuatro factores que pueden modificar el estado de equilibrio. Ya los hemos visto algunos de ellos. El primero es la temperatura. La temperatura. A diferente temperatura, el equilibrio varía. Si yo varío la temperatura, el equilibrio se modifica porque es dinámico. 263 00:38:40,280 --> 00:39:09,840 La presión. Esto es muy importante en los gases, cuando hay gases presentes. El volumen. Muy importante también, pero en este caso cuando tenemos sobre todo líquidos y gases. ¿De acuerdo? Y las concentraciones de cualquiera de los reactivos. Cualquiera, cualquier variación, cualquier variación de cualquiera de estos cuatro parámetros modifica el equilibrio porque es dinámico. ¿De acuerdo? Bien. 264 00:39:10,280 --> 00:39:24,780 ¿Cómo los modifica? Pues siguiendo la influencia de cualquiera de estos factores, su influencia, se puede predecir siguiendo el principio de Le Chatelier. 265 00:39:25,500 --> 00:39:35,820 El principio de Le Chatelier dice que si en un sistema que está en equilibrio se modifica el valor de alguno de estos factores, cualquiera de ellos, la presión, la concentración, 266 00:39:35,820 --> 00:39:59,659 El sistema, la reacción química, evoluciona de forma que se desplaza a derechas o izquierdas en el sentido de intentar contrarrestar esa variación para buscar nuevamente el equilibrio, ¿de acuerdo? 267 00:39:59,659 --> 00:40:21,840 Por tanto, sí, es un equilibrio dinámico. Si varío cualquiera de estos parámetros, el equilibrio se modifica. ¿En qué dirección va? ¿Va hacia la derecha o a la izquierda? Depende. Irá en el sentido que le permita contrarrestar la modificación de ese factor y volver a alcanzar el equilibrio. ¿De acuerdo? 268 00:40:21,840 --> 00:40:36,820 Bien, de tal manera que, uno, si aumenta la concentración de una sustancia, el sistema evoluciona en el sentido de intentar consumir esa sustancia, hacerla desaparecer. 269 00:40:38,159 --> 00:40:44,420 Pero si disminuye la concentración de uno de los compuestos químicos, el sentido es el opuesto. 270 00:40:45,420 --> 00:40:50,739 El sentido es intentar formar más cantidad de esa sustancia para que se alcance el equilibrio. 271 00:40:51,840 --> 00:40:54,460 Si aumenta o disminuye la presión, lo mismo. 272 00:40:54,780 --> 00:40:57,119 Esto es importante en los gases. 273 00:40:57,679 --> 00:41:04,900 Si aumenta la presión, pues se desplaza el equilibrio en el sentido en el que haya menos partículas, menos moles gaseosos. 274 00:41:05,280 --> 00:41:06,880 Y si disminuye, al revés. 275 00:41:07,760 --> 00:41:08,059 ¿De acuerdo? 276 00:41:09,360 --> 00:41:13,079 Esto es sobre todo muy importante para los gases. 277 00:41:14,119 --> 00:41:18,000 Pero, si aumenta o disminuye la temperatura, lo mismo. 278 00:41:18,000 --> 00:41:46,039 Se va a desplazar en el sentido en que tiene lugar el proceso, si es endotérmico o exotérmico, si absorbe energía o expulsa energía. ¿De acuerdo? Bien. Un ejemplo. Nos dicen que las concentraciones de equilibrio a esta temperatura, que es altísima, para esta reacción, las concentraciones en el equilibrio, que es importante, son estas. 279 00:41:48,000 --> 00:42:08,829 ¿Sí? Respectivamente. ¿De acuerdo? Bien. En un litro, en ese momento, una vez alcanzado el equilibrio, añadimos 0,1 mol de cloro. Por tanto, aumentamos la concentración de cloro gaseoso. ¿De acuerdo? Bien. 280 00:42:08,829 --> 00:42:32,070 Bien, nos dice cuál es la nueva concentración de este producto. Sabemos que si aumenta la concentración por el principio de la chatelier, se rompe el equilibrio y el equilibrio ahora va a intentar desplazarse a la derecha para intentar consumir todo este cloro que hemos añadido, de manera que se alcancen concentraciones en el equilibrio. 281 00:42:32,070 --> 00:42:54,789 ¿De acuerdo? Con estos datos que nos dan, nosotros podemos calcular la constante en el equilibrio. ¿Sí? Porque estas son las concentraciones en el equilibrio. Y la constante nos da un valor de 20. Bien. Cuando añadimos más cloro, el sistema responde desplazando la ecuación hacia la derecha. ¿Sí? 282 00:42:54,789 --> 00:43:08,809 Por tanto, si nosotros ponemos aquí las concentraciones iniciales que teníamos, que eran 0,2, las concentraciones iniciales porque el sistema me dicen que está en equilibrio. 283 00:43:08,809 --> 00:43:32,590 Las concentraciones iniciales son 0,2, 0,1 y 0,4. ¿Sí? Bien. Ahora yo he añadido 0,1 mol de cloro. Por tanto, ahora las concentraciones iniciales ya no son las del equilibrio. ¿De acuerdo? 284 00:43:32,590 --> 00:43:51,750 ¿De acuerdo? De tal manera que ahora este equilibrio se desplaza hacia la derecha. De tal manera que se va a formar una cantidad de pentacloruro de fósforo que será 0,4, lo que ya había, más lo que se forme de nuevo, que lo he llamado X. 285 00:43:51,750 --> 00:44:11,590 Por tanto, para que aquí se forme 0,4 más X es porque han reaccionado una cantidad X estequiométrica que hay que restarla a las concentraciones iniciales de tricloruro de fósforo y cloro. 286 00:44:11,590 --> 00:44:34,789 ¿De acuerdo? Por tanto, en el equilibrio, nuevo equilibrio que se alcance, las concentraciones serán estas. De tal manera que ahora nosotros, en esta ecuación, podemos sustituir, en lugar de poner estos valores, cuando se alcance nuevamente el equilibrio, la constante seguirá siendo 20, 287 00:44:34,789 --> 00:44:45,510 pero ahora las concentraciones son 0,4 más X molar, 0,2 menos X molar, 0,2 menos X molar. 288 00:44:46,030 --> 00:44:49,389 Y esto nos da un valor de X de 0,05 moles. 289 00:44:50,630 --> 00:44:59,809 Por tanto, la concentración de pentacloruro de fósforo en el nuevo equilibrio, 290 00:44:59,809 --> 00:45:17,969 Las nuevas condiciones de equilibrio serían el número de moles entre el volumen, que ya me han dicho que es un litro. Y por tanto, la nueva concentración no sería 0,4 molar, sino que sería 0,45 molar. ¿De acuerdo? 291 00:45:17,969 --> 00:45:24,969 De esta misma manera, podría calcular la concentración de cloro y la concentración de tricloruro de fósforo. 292 00:45:27,170 --> 00:45:36,070 Este es otro ejercicio también resuelto que le podéis echar un vistazo. 293 00:45:36,269 --> 00:45:42,889 En este caso, es una red de las reacciones que ya hemos visto antes y nos preguntan qué razonemos. 294 00:45:43,590 --> 00:45:48,530 ¿Cómo le afectaría a este equilibrio un cambio en estos tres parámetros? 295 00:45:49,409 --> 00:46:00,409 Temperatura, presión y si retiramos uno de los componentes, la disminución de la concentración de uno de los componentes de la reacción. 296 00:46:01,050 --> 00:46:04,889 Bueno, este es un ejercicio resuelto, le podéis echar un vistacito, ¿de acuerdo? 297 00:46:05,150 --> 00:46:09,710 Y os va a ayudar a poder resolver una colección de ejercicios que os pongo aquí detrás. 298 00:46:09,710 --> 00:46:14,710 ¿De acuerdo? Una serie de ejercicios sobre el equilibrio químico, si se desplaza a la derecha o a la izquierda, 299 00:46:14,710 --> 00:46:22,869 si, bueno, cómo se modifica, cómo se alcanza el equilibrio, ¿de acuerdo? 300 00:46:24,150 --> 00:46:35,710 Bien, y con esto acabamos esta parte de explicación sobre el equilibrio químico de una reacción química.