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Definición de equilibrio químico - Contenido educativo

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Subido el 13 de enero de 2021 por Laura C.

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Hola a todos, ¿cómo estáis? Espero que os hayáis pasado bien las vacaciones y que ya 00:00:00
hayáis cargado pilas. Bueno, lo primero, perdonadme por todo el retraso, porque la casa del lunes 00:00:07
fue imposible, no me van a virtual, en casos que se quedó todo colapsado y no pudimos 00:00:14
apenas trabajar. Entonces, lo que he pensado es grabaros las explicaciones en vídeos cortitos, 00:00:24
aunque hoy igual lo hago un poco más largo porque yo voy a incluir, yo creo que un poquito 00:00:32
de la clase de la del lunes y un poquito de la del miércoles, ¿vale? Para recuperar ese 00:00:38
tiempo perdido. Entonces, voy a hacer los nuevos vídeos, hago algún ejercicio que 00:00:45
por mí con la explicación y luego los trabajáis y vamos bien. Bueno, el tema que comenzamos 00:00:49
ahora es el equilibrio clínico, que es aquí en el vídeo. Tiene seis puntos, vamos a empezar 00:01:00
definiendo lo que es el equilibrio, nunca lo habéis dado, es un concepto nuevo, pero 00:01:09
bueno, ya veréis que es sencillo. Todos los equilibrios se van a definir por una constante, 00:01:14
que se puede expresar de dos formas distintas, por lo que veremos. 00:01:20
El punto 3 se llama conciencia de relaciones, es un aportado muy cortito, 00:01:24
que bueno, que no se usa mucho, pero a veces nos puede venir bien, 00:01:28
entonces lo veremos de forma rápida. 00:01:33
El grado de disociación se emplea para hacer cálculos numéricos, 00:01:36
para saber cuál es el porcentaje de formación de productos 00:01:42
o cuál es el porcentaje de disociación de los reactivos. 00:01:46
Se puede expresar en porcentaje o en tanto por un mes. 00:01:51
Lo aplicaremos un poco más. 00:01:55
El 5 es teoría, pero sí que suele caer bastante en el visto de los exámenes de la edad. 00:01:57
Entonces, bueno, es conocer los factores que afectan al equilibrio y cómo lo modifica. 00:02:04
Y por último, el punto 6, que en mi libro viene de forma muy resumidita, 00:02:09
porque solo lo único que hace es definir qué son los equilibrios heterogéneos, 00:02:14
interogéneos, yo lo voy a ver de forma ampliada porque voy a incluir en este punto el tema 00:02:19
del libro. El tema del libro habla de solubilidad, es un tema cortito, pero trata de escribir 00:02:25
interogéneos, entonces creo que es mejor verlo en este tema. Con lo cual es un tema 00:02:32
grueso, pero este y el tema siguiente son bastante completitos. Así que bueno, empezamos 00:02:40
con uno. En primer lugar vamos a definir qué es el equilibrio. Hasta ahora todas las reacciones 00:02:48
que hemos estudiado eran reacciones de un tipo. Aquí veis que hay dos tipos de reacciones, 00:02:59
irreversibles y 00:03:06
reversibles 00:03:08
hasta ahora todas 00:03:09
eran irreversibles, que es esto 00:03:12
que la reacción se produce en un único 00:03:14
sentido, y de hecho 00:03:16
cuando escribíamos una reacción, escribimos los reactivos 00:03:18
y siempre poníamos este símbolo 00:03:20
que es la flecha hacia la derecha 00:03:22
porque los reactivos 00:03:24
se convierten en producto 00:03:26
bien, pues a partir de ahora 00:03:27
vamos a ver 00:03:30
que esto no ocurre siempre, que hay reacciones 00:03:32
reversibles, es decir, que se producen en ambos sentidos. Tanto los reactivos van a 00:03:34
formar productos como los productos van a formar pueden dar lugar a los reactivos. Por 00:03:41
eso se utiliza este símbolo de doble flecha. Aquí tenemos un ejemplo. Tenemos una reacción 00:03:45
donde se ponen a reaccionar hidrógeno y yodo. Estas son las moléculas de yodo y estas pequeñitas 00:03:51
Las pequeñitas son las de hidrógeno. Ya sabéis que estos reactivos van a colisionar. 00:03:59
Las colisiones eficaces van a dar lugar a productos. 00:04:04
Aquí a la derecha, por ejemplo, tenemos este. 00:04:08
Es una molécula de yodo de hidrógeno, que es un producto. 00:04:12
Aquí hay otra. 00:04:15
Y aquí tenemos yodo que no ha dado lugar a productos. 00:04:17
Entonces, ¿qué ocurre? 00:04:23
Que se pueden formar en la reacción directa los productos. 00:04:25
Pero estos productos mal formados pueden volver a convertirse en los reactivos. 00:04:29
Es decir, hay una doble dirección, o mejor dicho, doble sentido. 00:04:36
¿Hasta cuándo ocurre esto? 00:04:41
¿Están continuamente ocurriendo las dos reacciones, la dirección y la endesa? 00:04:44
Pues sí, esto va a ocurrir hasta que lleguemos a un momento o una condición que se llama equilibrio químico. 00:04:51
¿Cómo llegamos hasta allí? 00:04:57
Mirad, y esto lo conocemos en el tema anterior de genética. 00:05:01
En la reacción directa, esto se está representando la velocidad de reacción frente al tiempo. 00:05:05
Veis que para la reacción directa, la velocidad disminuye con el tiempo. 00:05:11
Y la reacción inversa, en cambio, aumenta la velocidad con el tiempo. 00:05:17
Esto tiene su sentido, porque si os acordáis, la velocidad de que dependía. 00:05:22
Si consideramos que son reacciones elementales, la velocidad directa la expresamos como el producto de la constante por la concentración de los reactivos. 00:05:26
¿Por qué está disminuyendo esta velocidad? 00:05:44
Porque la concentración de los reactivos está disminuyendo. 00:05:47
Como están formando sus productos, estas concentraciones disminuyen. 00:05:50
La reacción inversa. 00:05:54
La velocidad era la constante por el dióxido de hidrógeno al cuadrado 00:05:56
¿Por qué esta velocidad está aumentando? 00:06:03
¿Veis que aumenta? 00:06:08
Pues porque la concentración del dióxido de hidrógeno está aumentando 00:06:10
Eso hace que la velocidad aumente 00:06:15
¿Cuándo se llega al equilibrio? 00:06:18
Cuando estas dos velocidades se igualan 00:06:20
cuando la velocidad directa es igual a la velocidad inusual. 00:06:23
Ahí hemos llegado al equilibrio. 00:06:29
Importante, en esta situación de equilibrio, ¿qué ocurre? 00:06:37
Por un lado, que las concentraciones de los reactivos y de los productos se manejan constantes, 00:06:43
las velocidades han igualado y no tienen por qué ser iguales, 00:06:50
es decir, las concentraciones de los reactivos no van a ser iguales a las concentraciones de los productos, 00:06:55
pero sí mantienen el mismo valor. 00:06:59
Y por otro lado, hay que recordar que a nivel mitoscópico, esto no para nunca. 00:07:01
Estas dos flechitas están produciendo. 00:07:10
Lo que pasa es que en el equilibrio, al final, aunque se produzcan nuevos sentidos de reacción, 00:07:13
la cantidad total de productos y la cantidad de total reactivos no va a variar. 00:07:21
Pero si a nivel mitoscópico se están produciendo. 00:07:25
Eso se llama equilibrio dinámico. 00:07:27
Una forma de cuantificar este equilibrio, si es favorable, si tiene alto rendimiento, si no, es mediante la constante de equilibrio. 00:07:29
La constante de equilibrio se deduce de estas dos velocidades que hemos dicho antes. 00:07:42
La velocidad directa, vamos a escribirla otra vez, voy a llamarla constante directa, y la velocidad inversa, o inversa, al cuadrado. 00:07:48
Ya hemos dicho que en el equilibrio son iguales. Por lo tanto, si igualo estas dos expresiones, me genera de esta forma. 00:08:06
Si me llevo esta a la izquierda, me va a generar esta expresión. 00:08:23
La concentración de hidrógeno cuadrado partido de la concentración de hidrógeno por la concentración de hidrógeno. 00:08:31
Y esto es lo que se llama caso C o constante de equinibio en función de la concentración. 00:08:39
Esto es para esta reacción. Si tenemos otra reacción de forma genérica donde tengo los reactivos A, B y los productos C y D, la constante Kc tendrá esta expresión. 00:08:46
La concentración de los productos T y D elevado a los coeficientes específicos, el minúsculo y la minúscula, partido del producto de las concentraciones de los reactivos A y D. 00:08:58
Y esto siempre es así. ¿Qué características tiene esta constante? 00:09:07
Bueno, en primer lugar, no tiene unidades. 00:09:17
No tiene unidades. 00:09:26
Cuando yo la calculo, el resultado es expresa como un número, es adimensional. 00:09:27
Segundo, varía con la temperatura. 00:09:33
La constante no va a tener el mismo valor. 00:09:36
Está pintado, perdonad. 00:09:39
La constante no va a tener el mismo valor a 100 grados, que a 5 grados, que a 500 grados. 00:09:44
Va a variar. 00:09:51
Por eso los problemas normalmente en los anunciados siempre os van a dar el valor de la constante y la temperatura 00:09:51
Algo que ha sido medida 00:09:59
¿Y significado? 00:10:00
¿Qué significado tiene esta constante? 00:10:05
Pues nos va a dar una idea del rendimiento de la reacción 00:10:06
Si la constante es alta, normalmente mayor que 1, el rendimiento es alto 00:10:10
es decir, está favorecida la reacción directa 00:10:20
la concentración de los productos va a ser mayor que la concentración de los reactivos 00:10:25
si la constante es bajita, o menor que 1, el rendimiento es bajo 00:10:33
Y en este caso, la concentración de los reactivos es mayor que la concentración de los propios. 00:10:47
Se dice que cuando una constante da suceso aproximadamente 1, el rendimiento es moderado. 00:11:05
Rendimiento moderado. 00:11:15
Bien, otra cosa importante es que la constante depende de los coeficientes específicos. 00:11:22
O sea, va a depender, para una misma reacción, de cómo esté ajustada esa reacción. 00:11:28
Seguimos con el mismo ejemplo. 00:11:35
Al de hidrógeno y el yodo, para formar el yoduro de hidrógeno. 00:11:37
Esta, para esta reacción, ya sabemos cómo es la constante. 00:11:46
La sucede, será igual al yoduro de hidrógeno al cuadrado, partido del hidrógeno por yodo. 00:11:51
Pero, ¿qué ocurriría si la reacción, la ajusto, si divido esos suficientes entre dos? 00:12:01
Es decir, tengo un medio de hidrógeno más un medio de yodo para dar el yodo de hidrógeno. 00:12:10
Sabéis que es perfectamente válida, está bien ajustada. 00:12:22
En este caso, la expresión de la constante sería concentración de un hidrógeno dividido entre la concentración de un hidrógeno elevado a un medio, acordaros que es un coeficiente, por la de yodo elevado a un medio. 00:12:24
Si os fijáis en la relación entre esta constante que la voy a marcar así. 00:12:41
Y Kc, vemos que esta constante K es igual a la raíz cuadrada de Kc. 00:12:49
Es decir, si yo tengo este valor, puedo saber la nivel de la constante de esta reacción. 00:12:58
En realidad, aunque se tratara de los mismos reactivos y productos, el ajuste va a hacer que la constante sea diferente. 00:13:04
Otro ejemplo. 00:13:12
Si a esta reacción la multiplico por 2, 00:13:16
Bueno, pues lo puedo ajustar de esta manera. 00:13:21
Dos moléculas de hidrógeno más dos moléculas de yodo para dar cuatro yoduros de hidrógeno. 00:13:24
La expresión de la constante en este caso sería yoduro de hidrógeno a la 4 entre hidrógeno al cuadrado o yodo al cuadrado. 00:13:31
Si comparo esta constante con el caso C anterior, vemos que esta constante es igual al caso C elevado a 2. 00:13:46
Esto siempre es así. Si yo los coeficientes los divido entre 2, la constante va a ser la raíz cuadrada de la constante inicial. 00:14:00
Si yo lo multiplico por 2, la constante va a ser el caso C elevado a 2. 00:14:10
¿Qué ocurre en la inversa? 00:14:15
Si yo escribo la reacción al revés, es decir, voy a poner 2. 00:14:19
Ahora, 2 yo tuve de hidrógeno para dar hidrógeno más yodo. 00:14:38
¿Vale? Pues la constante sería hidrógeno por yodo partido de yodo de hidrógeno al cuadrado. 00:14:52
Si comparamos las constantes, K es igual a 1 partido de K. 00:15:08
Bueno, esto es simple y básico. 00:15:17
Sí, es decir, de otra manera podemos decir que la constante directa es 1 partido de la constante inversa 00:15:18
o que la constante inversa es 1 partido de la constante directa, ¿vale? 00:15:26
Y entonces se cumple en los dos sentidos de la reacción. 00:15:30
Bien. 00:15:37
Vamos a hacer ahora tres ejercicios, tres actividades resueltas que están en el vídeo, 00:15:38
la voy a resolver yo, para que veáis cómo se hacen estos ejercicios. 00:15:43
El primero es muy facilito. 00:15:48
nos dice, para el residente definible 00:15:49
se calcula la constante K sub C 00:15:52
y nos da las concentraciones en el equilibrio 00:15:54
ya, entonces esto es 00:15:56
nada más que sustituir 00:15:58
bueno, y además ya sabemos 00:15:59
esta reacción la conocemos de sobra, ¿verdad? 00:16:01
ven, expresión de K sub C 00:16:04
y sustituyo 00:16:06
la concentración de los productos 00:16:07
elevada a sus coeficientes 00:16:10
abajo la de los reactivos 00:16:12
elevada a su coeficiente 00:16:14
que como es 1 no lo pongo 00:16:16
y tengo aquí los valores 00:16:17
yoduro de hidrógeno, concentración 00:16:20
0,048 00:16:22
pues nada más que sustituir 00:16:23
y la de hidrógeno es la misma que la de yodo 00:16:26
0,006 00:16:32
0,006 00:16:34
calculo con la calculadora 00:16:38
0,64 00:16:41
vale, para este equilibrio 00:16:43
lo mismo 00:16:47
Kc será igual al producto dióxido de azufre elevado al coeficiente partido del dióxido de azufre elevado a 2 por concentración de oxígeno. 00:16:51
Los valores los tengo aquí, sustituyo 0,04 al cuadrado entre 0,26 al cuadrado por 0,13, calculo y tengo 0,18. 00:17:07
Acordaros, sin unidades, ¿vale? 00:17:25
Vamos con la 2, que es más interesante. 00:17:28
Mirad, aquí nos dice que en un recipiente de 14 litros 00:17:30
Tenemos 3,2 moles de nitrógeno y 3 moles de hidrógeno 00:17:36
Cuando se alcanza el equilibrio, ahí lo tenemos, es 100,1,6 moles de amoníaco 00:17:41
Calcula la constante de equilibrio a dicha temperatura 00:17:46
Vale, en estos ejercicios siempre 00:17:49
Ecuación 00:17:51
Esa es la relación, como os he dicho 00:17:55
y escribimos los datos 00:17:58
normalmente 00:18:04
los datos iniciales 00:18:06
de los relativos 00:18:08
o bien los dan en moles 00:18:09
o bien en concentrado 00:18:12
aquí lo tenemos en moles 00:18:13
entonces vamos a poner moles iniciales 00:18:15
que son 3,2 de nitrógeno 00:18:20
y 3 de hidrógeno 00:18:23
inicialmente en moneda con nominada 00:18:24
no se ha formado todavía 00:18:26
nos está pidiendo la constante de equilibrio 00:18:27
y sabemos cómo escribe su expresión 00:18:31
¿verdad? 00:18:33
en la concentración de amoníaco al cuadrado partido de concentración de nitrógeno por concentración de hidrógeno elevado a 3. 00:18:34
Vale, seguimos con los moles. 00:18:48
Para saber la concentración del equilibrio tenemos que saber los moles en el equilibrio 00:18:53
y después junto con el volumen que me da aquí puedo calcular la concentración. 00:18:57
Recuerdo que en la concentración se calculaba en molaridad, en mol partido por litro. 00:19:02
Entonces, en estos datos, o se ponen los moles en equilibrio directamente, 00:19:08
o hacemos un paso intermedio, como en el libro lo hace así, lo voy a poner. 00:19:13
Podemos poner los moles que reaccionan. 00:19:17
Como no lo sabemos, los vamos a llamar X. 00:19:21
Vamos a poner que el nitrógeno reacciona en X. 00:19:25
Entonces ahora comparamos. 00:19:29
Si vemos que por esta geometría un mol de nitrógeno reacciona con 3 de hidrógeno 00:19:31
X moles de nitrógeno van a reaccionar con 3X de hidrógeno 00:19:36
A veces se pone el signo negativo para indicar que esto van a disminuir 00:19:44
Como van a reaccionar entre sí, los moles totales van a disminuir 00:19:51
En cambio en el amoníaco que ocurre, que se van a formar 00:19:55
Si un mol de nitrógeno va a dar lugar a dos moles de amoníaco 00:19:59
X de nitrógeno va a dar lugar a 2X de amoníaco 00:20:04
De tal manera que si estos son los iniciales y estos son los que reaccionan 00:20:10
Vamos a ver los moles en el equilibrio se dan la resta 00:20:17
De los iniciales menos los que reaccionan 00:20:24
de los iniciales 00:20:28
menos los de la acción 00:20:29
y los de amoníaco son 00:20:31
directamente los que son 00:20:33
bien 00:20:35
claro, x no lo sabemos 00:20:39
pero aquí me dan un dato 00:20:42
y me dice que se obtiene 1,6 moles de amoníaco 00:20:43
entonces los que se obtienen son 2x 00:20:47
por lo tanto 00:20:48
es 1,6 00:20:52
así puedo averiguar 00:20:55
cuánto vale 00:20:57
esa x 00:20:59
0,8 00:20:59
vale, para calcular 00:21:04
que sucede, que es nuestra finalidad 00:21:11
os recuerdo que son concentraciones 00:21:13
entonces, las concentraciones 00:21:15
en el equilibrio 00:21:17
se calculan dividiendo 00:21:19
el número de moles 00:21:21
que es cuando 00:21:22
menos 0,8 partido del volumen 00:21:25
que hemos dicho que no lo ha denunciado 00:21:28
en el factor 00:21:30
la concentración en el equilibrio de hidrógeno 00:21:31
será 3 menos 3 00:21:34
por 1,8 00:21:36
entre 14 00:21:37
y la concentración del muñeco será 00:21:38
2 por 3,8 00:21:41
entre 14 00:21:42
con lo que es lo mismo 00:21:45
este será 00:21:47
0,17 00:21:48
este me dará 0,043 00:21:50
y este me dará 00:21:54
0,11 00:21:55
con estos datos que hago 00:21:56
los sustituyo 00:21:59
en la Kc 00:22:02
y me da 00:22:03
Kc es igual a 0,11 cuadrado entre 0,17 por 0,043 al cubo. 00:22:05
Y calculándolo obtenemos un valor consistente de 0,25,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0. 00:22:20
Eso es. 00:22:28
Otro ejemplo de ejercicio. 00:22:29
Vamos con la actividad resuelta. 00:22:31
Vamos a borrar por aquí que tengo un ronado. 00:22:35
A ver, para la formación de hidrógeno según el equilibrio, Kc va a decir que determina el número de moles que se alcanzan en el equilibrio 00:22:40
y se introduce 0 como un mol de hidrógeno y 0 como un mol de hidrógeno y un mol resistente de volumen. 00:23:04
Vale, en el anterior nos daban los moles y serían Kc y ahora como veis, al revés, me van a dar el valor de Kc y me piden los moles de hidrógeno. 00:23:11
Vamos con ello, como siempre, escribo la reacción, el hidrógeno, el diógeno, pongo los datos, moles iniciales, tenemos 0,1 de hidrógeno y 0,1 de diógeno, de diógeno, ¿qué datos tenemos?, tenemos Kc que vale 50 y el volumen que es V, bueno, como el volumen no es con F, pues lo voy a poner en función de V a ver qué pasa, 00:23:22
Los molos que reaccionan serán, en este caso, x, x, un mol de hidrógeno cortado por un mol de yodo y, sin embargo, se van a formar de un mol de hidrógeno 2x. 00:24:10
Entonces, los molos en el equilibrio me quedarán los iniciales molos que reaccionan y el producto 2x. 00:24:26
Como Kc son concentraciones, pongo la expresión, será el número de moles partido del volumen para cada una de las sustancias. 00:24:35
Bien. 00:24:52
Kc es igual, la expresión, ya sabéis, yo dudo de hidrógeno al cuadrado partido de hidrógeno por el glóbulo. 00:24:53
Bueno, pues escribo las expresiones que he tenido aquí en los datos, a ver qué pasa. 00:25:05
Yo le doy 2x partido por v al cuadrado y me veo que da 0,1 menos x partido de v y yo le doy igual, 0,1 menos x partido de v. 00:25:09
Si veis aquí se van a simplificar cosas. 00:25:24
Si le he puesto al cuadrado, 4x al cuadrado, 4y al cuadrado y esto lo pongo así, lo agrupo, ya veis que los volúmenes se van, ese dato se encuentra. 00:25:27
no me va a estorbar y me va a quedar una ecuación de segundo grado, 00:25:41
4x cuadrado partido 0,1 menos x al cuadrado. 00:25:45
El valor de esta succión lo tengo, es 50. 00:25:51
Puedo hacer la raíz cuadrada de ambas expresiones y simplificar un poquito más. 00:25:57
La raíz de 50 será igual a 2x partido de 0,1 menos x. 00:26:02
Entiendo que esto ya lo sabéis resolver y el resultado da 0,078 mol. 00:26:16
Como lo que me piden son los moles de anifilido de cada sustancia, teniendo X, ya puedo saberlo. 00:26:26
Mirad, los moles de hidrógeno van a ser iguales que los moles de hidrógeno. 00:26:37
Y hemos visto que era 0,1 menos X. 00:26:43
Pues me van a tener que restar 0,1 menos 0,078 y tengo los moles de hidrógeno y de hidrógeno. 00:26:49
Y los moles de hidrógeno es igual a 2F y multiplicar, me da 0,06 mol. 00:26:59
Muy bien, ya está hecho el ejercicio. 00:27:13
ahora solo queda que vosotros intentéis 00:27:14
hacer dos o tres ejercicios 00:27:18
mirad, lo voy a escribir aquí 00:27:20
¿vale? 00:27:23
vais a intentar hacer 00:27:23
a ver si puedo conseguir esto 00:27:24
vais a intentar hacer 00:27:28
de la página 00:27:32
de la página 00:27:35
173 00:27:39
el 1 y el 2 00:27:41
y de la página 00:27:43
175 00:27:44
el 4 00:27:49
intentadlo hacer, que yo creo que 00:27:51
lo vais a conseguir 00:27:55
como tenéis las soluciones en el libro 00:27:56
me preguntáis algunas 00:27:58
noticias que queráis 00:28:00
¿vale? 00:28:01
mucho ánimo, chao 00:28:03
Subido por:
Laura C.
Licencia:
Dominio público
Visualizaciones:
75
Fecha:
13 de enero de 2021 - 9:08
Visibilidad:
Público
Centro:
IES SOR JUANA DE LA CRUZ
Duración:
28′ 07″
Relación de aspecto:
1.78:1
Resolución:
1280x720 píxeles
Tamaño:
43.37 MBytes

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