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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 --> 00:00:38,170
de la unidad 5 dedicada al estudio del equilibrio químico. En la videoclase de hoy discutiremos el

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00:00:38,170 --> 00:00:51,829
ejercicio propuesto 2. En esta videoclase, enmarcada dentro de la caracterización del equilibrio en

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00:00:51,829 --> 00:00:58,750
términos de concentraciones, vamos a echarle un vistazo al ejercicio propuesto número 2. En él

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00:00:58,750 --> 00:01:04,629
nos dicen que tenemos una mezcla formada por dos moles de nitrógeno y seis moles de hidrógeno que

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00:01:04,629 --> 00:01:10,670
se calienta hasta 700 grados en un reactor con un volumen de 100 litros. Estableciéndose el

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00:01:10,670 --> 00:01:16,290
equilibrio que vemos aquí, un mol de nitrógeno gaseoso reacciona con tres moles de hidrógeno

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00:01:16,290 --> 00:01:23,329
gaseoso para formar dos moles de amoníaco gaseoso. En estas condiciones, a 700 grados

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00:01:23,329 --> 00:01:29,930
centígrados, nos dicen que se forma 48,28 gramos de amoníaco en el reactor y lo primero

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00:01:29,930 --> 00:01:34,790
que se nos pide es que calculemos la masa en gramos de nitrógeno e hidrógeno en el

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00:01:34,790 --> 00:01:41,349
equilibrio. Puesto que vamos a tener que relacionar cantidad de sustancia en moles con masa en

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00:01:41,349 --> 00:01:46,150
gramos, lo primero que vamos a hacer es determinar la masa molar de todos los compostos

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00:01:46,150 --> 00:01:50,329
involucrados. Aquí tenemos la masa molar del nitrógeno, 28 gramos partido por mol,

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00:01:51,010 --> 00:01:54,750
la masa molar del hidrógeno, 2 gramos partido por mol y la masa molar del

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00:01:54,750 --> 00:01:59,430
amoníaco, 17 gramos partido por mol. A partir de los datos de las masas

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00:01:59,430 --> 00:02:05,189
atómicas, condiciones normales se nos daría en el ejercicio y que nosotros en

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00:02:05,189 --> 00:02:07,670
este momento hemos consultado en una tabla periódica sin más.

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00:02:08,930 --> 00:02:15,150
Lo primero que vamos a hacer es calcular a qué cantidad en moles equivale esta

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00:02:15,150 --> 00:02:19,009
masa en gramos de amoníaco que se nos dice que se ha formado en el reactor una vez que

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00:02:19,009 --> 00:02:22,729
se ha alcanzado el equilibrio. Para lo cual lo único que vamos a hacer es dividir la

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00:02:22,729 --> 00:02:27,830
masa entre la masa molar y así obtenemos que en el equilibrio en el reactor se han

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00:02:27,830 --> 00:02:37,289
formado 2,84 moles de amoníaco. Estos 2,84 moles de amoníaco que se han formado al alcanzarse

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00:02:37,289 --> 00:02:42,150
el equilibrio se pueden relacionar con la cantidad tanto de nitrógeno como de hidrógeno

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00:02:42,150 --> 00:02:45,490
que ha tenido que reaccionar para que se produzca dicha cantidad.

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00:02:45,909 --> 00:02:51,569
No olvidemos que aquí tenemos la ecuación química ajustada con los coeficientes estequiométricos 1, 3 y 2

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00:02:51,569 --> 00:02:58,610
que son relacionales y lo que están estableciendo es que cada dos moles de amoníaco que se han formado

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00:02:58,610 --> 00:03:03,810
provienen de un mol de nitrógeno y tres moles de hidrógeno que han reaccionado.

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00:03:04,569 --> 00:03:09,250
Puesto que nosotros sabemos que se han formado 2,84 moles de amoníaco, no dos,

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00:03:09,250 --> 00:03:13,389
podemos calcular con los coeficientes estequiométricos 1, 3 y 2

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00:03:13,389 --> 00:03:17,289
las cantidades de nitrógeno e hidrógeno que han debido reaccionar

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00:03:17,289 --> 00:03:19,430
para formar esta cantidad de amoníaco.

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00:03:20,069 --> 00:03:22,949
Para eso lo único que hacemos es utilizar fracciones de equivalencia

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00:03:22,949 --> 00:03:27,150
aunque podemos utilizar cualquier otra cosa, podemos utilizar una regla de 3, etc.

35
00:03:27,650 --> 00:03:32,169
Y lo que hacemos es calcular la cantidad de nitrógeno que ha tenido que reaccionar

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00:03:32,169 --> 00:03:35,189
para producir estos 2,84 amoles de amoníaco.

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00:03:35,189 --> 00:03:51,770
Bueno, pues lo único que tenemos que hacer es considerar que cada dos moles de amoníaco producidos se han debido a la reacción de un mol de nitrógeno y resulta que entonces de nitrógeno para producir 2,84 moles de amoníaco han tenido que reaccionar 1,42 moles.

38
00:03:51,770 --> 00:03:56,930
y asimismo para el caso del hidrógeno lo que tenemos que hacer es considerar que para cada

39
00:03:56,930 --> 00:04:01,650
dos moles de amoníaco que se formen han tenido que reaccionar tres moles de hidrógeno y

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00:04:01,650 --> 00:04:08,289
consecuentemente obtenemos que para formar 2,84 moles de amoníaco han debido reaccionar 4,26

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00:04:08,289 --> 00:04:15,849
moles de hidrógeno. Fijaos que estas cantidades 1,42 moles y 4,26 moles de nitrógeno e hidrógeno

42
00:04:15,849 --> 00:04:21,850
respectivamente, son las cantidades que han tenido que reaccionar. Nosotros tenemos disponibles,

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00:04:21,990 --> 00:04:27,470
conforme a lo que nos han dicho en el enunciado, 2 moles de nitrógeno y 6 moles de hidrógeno.

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00:04:28,110 --> 00:04:33,709
De los 2 moles hemos gastado 1,42 moles de nitrógeno, de los 6 moles de hidrógeno hemos

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00:04:33,709 --> 00:04:41,949
gastado 4,26 moles. Así pues, sabiendo lo que había al inicio y viendo qué es lo que ha tenido

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00:04:41,949 --> 00:04:47,069
que reaccionar para que se produzca la cantidad de amoníaco que se nos dice en el enunciado,

47
00:04:47,649 --> 00:04:52,930
lo único que tenemos que hacer es restar. Si restamos la cantidad inicial menos la cantidad

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00:04:52,930 --> 00:04:57,170
que ha reaccionado, lo que obtendremos son las cantidades en el equilibrio. Así pues,

49
00:04:57,949 --> 00:05:02,730
en el siguiente paso lo que vamos a hacer es calcular cantidades de nitrógeno e hidrógeno

50
00:05:02,730 --> 00:05:08,769
en el equilibrio, restando cantidades iniciales menos cantidades que reaccionan. Resulta que

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00:05:08,769 --> 00:05:17,949
podemos calcular que en el equilibrio va a quedar 0,58 moles de nitrógeno y 1,74 moles de hidrógeno

52
00:05:17,949 --> 00:05:26,550
sin reaccionar. Así pues, con esto ya conocemos la composición en cantidad de sustancia del reactor

53
00:05:26,550 --> 00:05:32,689
una vez que hemos alcanzado el equilibrio. Con la masa en gramos calculamos que en el equilibrio

54
00:05:32,689 --> 00:05:40,649
habrá 2,84 moles de amoníaco y acabamos de calcular que lo que queda después de haber reaccionado en

55
00:05:40,649 --> 00:05:48,990
el equilibrio son 0,58 moles de nitrógeno y 1,74 moles de hidrógeno. En el enunciado se nos pide

56
00:05:48,990 --> 00:05:53,810
que calculemos la masa de los reactivos que ha quedado sin reaccionar, la que ha quedado en el

57
00:05:53,810 --> 00:05:58,370
equilibrio y entonces lo único que tendremos que hacer es a partir de estas cantidades calcular

58
00:05:58,370 --> 00:06:03,829
las masas, sin más que multiplicar las cantidades por las correspondientes masas molares. Y

59
00:06:03,829 --> 00:06:11,470
entonces comprobamos que de nitrógeno va a quedar sin reaccionar 16,24 gramos y de

60
00:06:11,470 --> 00:06:17,689
hidrógeno va a quedar sin reaccionar 3,48 gramos. Fijaos que esta es una situación

61
00:06:17,689 --> 00:06:23,350
en la cual, a partir de los datos correspondientes al inicio y un dato de qué es lo que ha ocurrido

62
00:06:23,350 --> 00:06:29,269
al final, hemos sido capaces de calcular lo que ha ocurrido, lo que reacciona, las cantidades que

63
00:06:29,269 --> 00:06:35,509
han reaccionado y en ningún momento hemos necesitado utilizar la ley de acción de masas. Así que hasta

64
00:06:35,509 --> 00:06:40,750
este momento, salvo por el propio concepto de equilibrio, no se trata más que de un ejercicio

65
00:06:40,750 --> 00:06:45,850
de estequiometría que, insisto, salvo por el propio concepto de equilibrio, podría haber sido un

66
00:06:45,850 --> 00:06:51,089
ejercicio de primero de bachillerato. ¿En qué se nota que este ejercicio es realmente de química

67
00:06:51,089 --> 00:06:56,089
de segundo de bachillerato? Pues en este segundo apartado, donde se nos pide la constante de

68
00:06:56,089 --> 00:07:00,490
equilibrio Kc. Este es el momento en el cual tendremos que hacer uso de la aleación de

69
00:07:00,490 --> 00:07:05,870
masas. Y es que conforme a la aleación de masas, en el equilibrio, el cociente de reacción

70
00:07:05,870 --> 00:07:11,689
que viene dado por las concentraciones de todos los productos multiplicadas elevado

71
00:07:11,689 --> 00:07:15,709
a sus coeficientes estequiométricos, en este caso tenemos únicamente el amoníaco elevado

72
00:07:15,709 --> 00:07:21,750
al cuadrado, dividido entre las concentraciones de todos los reactivos multiplicadas elevados a

73
00:07:21,750 --> 00:07:26,670
sus coeficientes estequiométricos, en este caso 1 y 3. Bien, pues de acuerdo con la ley de acción

74
00:07:26,670 --> 00:07:32,470
de masas en el equilibrio, este constante de reacción coincide con la constante del equilibrio.

75
00:07:32,589 --> 00:07:37,670
El número que obtenemos aquí coincide con la constante de equilibrio. Podemos calcular estas

76
00:07:37,670 --> 00:07:42,110
concentraciones puesto que conocemos las cantidades de sustancia y conocemos el volumen del reactor.

77
00:07:42,750 --> 00:07:46,129
Nos decían anteriormente que el reactor tenía un volumen de 100 litros.

78
00:07:46,790 --> 00:07:50,370
En cuanto a la cantidad de amoníaco, la hemos calculado a partir de la masa.

79
00:07:51,129 --> 00:07:54,970
Y la cantidad de nitrógeno e hidrógeno que teníamos en el equilibrio,

80
00:07:55,050 --> 00:07:59,750
la hemos calculado mediante la diferencia entre lo que teníamos inicialmente y lo que había reaccionado.

81
00:07:59,810 --> 00:08:00,730
Aquí tenemos el resultado.

82
00:08:01,589 --> 00:08:03,209
Así pues no tenemos más que sustituir.

83
00:08:03,990 --> 00:08:07,569
Todas las concentraciones deben expresarse en unidades de molaridad.

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00:08:08,029 --> 00:08:11,709
Así pues todas ellas se van a calcular dividiendo cantidad entre volumen.

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00:08:12,110 --> 00:08:15,470
Y tenemos que poner cantidad de amoníaco entre el volumen al cuadrado.

86
00:08:16,110 --> 00:08:22,029
En el denominador, cantidad de nitrógeno entre el volumen por cantidad de hidrógeno entre el volumen al cubo.

87
00:08:22,670 --> 00:08:26,550
No tenemos más que sustituir todos los valores numéricos que son conocidos.

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00:08:26,949 --> 00:08:29,649
Casi todos los hemos calculado en el apartado anterior.

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00:08:29,649 --> 00:08:36,970
Y obtenemos como valor numérico 2,64 por 10 a la 4 para la constante del equilibrio.

90
00:08:36,970 --> 00:08:45,360
En el aula virtual de la asignatura tenéis disponibles otros recursos, ejercicios y cuestionarios.

91
00:08:46,000 --> 00:08:49,759
Asimismo, tenéis más información en las fuentes bibliográficas y en la web.

92
00:08:50,500 --> 00:08:55,960
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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00:08:56,600 --> 00:08:58,100
Un saludo y hasta pronto.