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B2Q U05.3.1 Caracterización con presiones (Teoría) - Contenido educativo

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Subido el 12 de agosto de 2021 por Raúl C.

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Hola a todos, soy Raúl Corraliza, profesor de química de segundo de bachillerato en el IES 00:00:15
arquitecto Pedro Gumiel de Alcalá de Henares y os doy la bienvenida a esta serie de videoclases 00:00:22
de la unidad 5 dedicada al estudio del equilibrio químico. En la videoclase de hoy estudiaremos el 00:00:27
equilibrio en términos de presiones parciales. En la videoclase anterior estudiábamos el equilibrio 00:00:37
en términos de concentraciones, puesto que estábamos considerando sustancias en disolución 00:00:49
acuosa y deducíamos la ley de acción de masas para estudiar el equilibrio tanto desde un 00:00:56
punto de vista cuantitativo como cualitativo. En esta videoclase lo que vamos a hacer es 00:01:01
considerar que tenemos un equilibrio de sustancias gaseosas y lo que vamos a hacer es caracterizar 00:01:06
el equilibrio en términos de presiones parciales, que son las magnitudes que caracterizan los 00:01:13
gases y vamos a hallar una ecuación equivalente a la lidiacción de masas, pero en lugar de en 00:01:17
función de concentraciones, en función de las presiones parciales. Si recordáis lo que estudiamos 00:01:23
en la física química del año pasado, la presión parcial de un gas es la que ejercería sobre las 00:01:30
paredes del recipiente que lo contiene si estuviera él solo. Puede determinarse conocida la cantidad 00:01:35
de sustancia, el volumen total del recipiente y la temperatura a partir de la ecuación de estado 00:01:42
de los gases ideales, puesto que P por V es igual a nRT, siendo P la presión parcial y n la cantidad 00:01:46
de esa sustancia concreto. Si el volumen lo pasamos a miembros de la derecha dividiendo, como tenemos 00:01:55
aquí, cantidad de sustancia dividido entre volumen es igual a concentración, así que podemos expresar 00:02:00
la presión en función de la concentración de esta manera, presión parcial igual a concentración por 00:02:07
R por T, o bien, pues lo que nos interesa más en este momento, podemos despejar la 00:02:12
concentración igual a la presión parcial dividido entre R y T, que estarían en este 00:02:16
miembro de la derecha multiplicando y pasaríamos al miembro de la izquierda dividiendo. 00:02:22
Si sustituimos esta expresión general para las concentraciones en función de las presiones 00:02:27
parciales de las especies gaseosas dentro de la ley de acción de masas del equilibrio 00:02:32
homogéneo con la anotación que habíamos visto en la clase anterior, pues lo que obtenemos 00:02:37
es que si la constante de equilibrio es igual a concentraciones de productos elevado a sus 00:02:41
coeficientes estequiométricos dividido entre concentraciones de reactivos elevado a sus 00:02:47
coeficientes estequiométricos, bien pues en este caso lo que obtenemos es igual a presiones 00:02:52
parciales de productos elevado a coeficientes estequiométricos dividido entre presiones 00:02:57
parciales de reactivos elevado a sus coeficientes estequiométricos y este término RT que proviene 00:03:03
de este RT en todas las concentraciones, elevado a menos delta DN. Este delta DN es la variación de 00:03:09
la molecularidad de productos irreactivos y, por definición, es la suma de los coeficientes 00:03:17
estequiométricos de los productos menos la suma de los coeficientes estequiométricos de los 00:03:23
reactivos. Así pues, de la lidiacción de masas se deduce que Kc es igual a este término que 00:03:29
contiene todas las presiones parciales multiplicado por este otro término que 00:03:38
contiene RT. Pues bien, este cociente de las presiones parciales se denomina 00:03:42
constante de equilibrio K sub p, de tal forma que si el sistema se halla en 00:03:49
equilibrio, el producto de las presiones parciales de los productos elevados a 00:03:54
los coeficientes estequiométricos dividido entre el producto de las 00:04:00
presiones parciales de los reactivos elevados a sus coeficientes 00:04:04
estequiométricos, debe tomar un valor constante igual a esta constante Kp. Al igual que ocurría 00:04:07
con la constante de equilibrio Kc, Kp habría de tener unidades asignadas, puesto que, vuelvo 00:04:16
atrás, se define como el producto y cociente de presiones parciales elevados a unos ciertos 00:04:23
coeficientes estequiométricos y este cociente no tiene por qué cancelar sus unidades. Lo que se 00:04:30
hace habitualmente es, igual que pasaba en el caso de la constante de equilibrio K sub c, considerar 00:04:37
que lo que sustituimos en la ecuación del equilibrio son las presiones normalizadas referidas 00:04:44
a una presión igual a una atmósfera. De tal forma que si lo que tenemos aquí son las presiones 00:04:52
divididas entre una atmósfera, lo que nos va a quedar es un cociente adimensional. Y habitualmente 00:04:59
no escribiríamos en ningún momento las unidades de la constante de equilibrio. 00:05:05
Aunque, insisto, tal y como decía en la videoclase anterior, 00:05:10
os podréis encontrar con una parte de la literatura que sí considera que esta constante tiene unidades atmósfera elevado a un cierto número entero 00:05:13
y os podéis encontrar otra parte de la literatura donde la constante de equilibrio no tiene unidades. 00:05:21
Lo que hemos visto anteriormente corresponde al estudio de equilibrios homogéneos, 00:05:30
donde todas las especies químicas en el interior del reactor se encuentran en estado gaseoso. 00:05:34
En el caso en el que queramos estudiar con la constante Kp, con el equilibrio en función de presiones parciales, 00:05:39
equilibrios heterogéneos, hemos de tener en cuenta que en la expresión de Kp únicamente se pueden incluir 00:05:45
las presiones parciales de aquellas especies que la tengan, esto es, únicamente las presiones parciales de las especies gaseosas. 00:05:51
Líquidos puros, sólidos y disoluciones acuosas no ejercen presión en el sentido de los gases y, consecuentemente, no deben aparecer dentro de la expresión de la constante Kp dentro de la expresión de la ecuación del equilibrio. 00:05:59
Al igual que hacíamos en la videoclase anterior con las concentraciones, nosotros podemos utilizar las presiones parciales conocidas de un sistema en unas ciertas condiciones para calcular el cociente de reacción y determinar si el sistema se encuentra o no se encuentra en equilibrio. 00:06:13
equilibrio. Puesto que conocidas las presiones parciales, nosotros podemos en cualquier momento 00:06:31
calcular el producto de las presiones parciales de los productos elevados a sus coeficientes 00:06:36
estequiométricos dividido entre las presiones parciales de los reactivos elevados a sus 00:06:41
coeficientes estequiométricos y obtener un valor numérico que comparar con un valor conocido de 00:06:45
la constante de equilibrio Kp en las condiciones en las que se encuentra el sistema. Si el cociente 00:06:51
de reacción coincide con la constante de equilibrio, sabemos que el sistema se encuentra 00:06:57
en equilibrio. Y comparando el valor del cociente de reacción y determinando si es mayor o 00:07:02
bien menor que la constante de equilibrio, podemos decidir qué es lo que va a ocurrir 00:07:08
con el sistema cuando evolucione para alcanzar un nuevo equilibrio. Exactamente igual que 00:07:13
ocurría en la videoclase anterior cuando comparábamos el cociente de reacción Qc 00:07:19
C con la constante de equilibrio K sub C. Si el cociente de reacción es mayor que la constante 00:07:23
de equilibrio, eso quiere decir que las presiones parciales de los productos son mayores de las que 00:07:29
debería en comparación con las presiones parciales de los reactivos, que son demasiado pequeñas con 00:07:36
respecto a lo que debería si el sistema se encontrará en equilibrio, y consecuentemente 00:07:42
el sistema va a evolucionar consumiendo productos para formar reactivos. Esto es, evolucionará hacia 00:07:47
la izquierda. Mientras que si la constante de equilibrio toma un valor menor que la constante 00:07:53
de equilibrio, eso querrá decir que el numerador, las presiones parciales de los productos, son 00:08:00
demasiado pequeñas en comparación con las presiones parciales de los reactivos, que son demasiado 00:08:06
grandes con respecto a lo que habría de haber en el equilibrio y, consecuentemente, el sistema va 00:08:12
a evolucionar consumiendo reactivos para formar productos. Esto es, evolucionará hacia la derecha, 00:08:18
hacia la formación de productos. Esto que acabamos de ver, el estudio del equilibrio con la constante 00:08:25
Kp y una ecuación equivalente a la ley de acción de masas y la caracterización del sistema si se 00:08:33
encuentra o no en equilibrio con el cociente de reacción, es lo que vamos a necesitar para poder 00:08:39
resolver los ejercicios propuestos 5 y 6. En el aula virtual de la asignatura tenéis 00:08:45
disponibles otros recursos, ejercicios y cuestionarios. Asimismo, tenéis más información 00:08:54
en las fuentes bibliográficas y en la web. No dudéis en traer vuestras dudas e inquietudes 00:08:59
a clase o al foro de dudas de la unidad en el aula virtual. Un saludo y hasta pronto. 00:09:04
Idioma/s:
es
Autor/es:
Raúl Corraliza Nieto
Subido por:
Raúl C.
Licencia:
Reconocimiento - No comercial - Sin obra derivada
Visualizaciones:
38
Fecha:
12 de agosto de 2021 - 18:54
Visibilidad:
Público
Centro:
IES ARQUITECTO PEDRO GUMIEL
Duración:
09′ 36″
Relación de aspecto:
1.78:1
Resolución:
1024x576 píxeles
Tamaño:
15.77 MBytes

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