Secundaria Sobre equilibrio químico

[VictorBoyle]

Buenas tardes, compañeros.
No es la primera vez que acudo a vosotros por un asunto de equilibrio, esta vez es a una duda conceptual. Quizá sea una tontería pero no soy capaz de comprenderlo. Voy:
Imaginaos que nos piden calcular la presión total en el equilibrio A (g) + B (g) <--> C (g) de una mezcla gaseosa en la que inicialmente se introduce un mol de cada sustancia (también nos dan el dato de la temperatura y el volumen del reactor). Una idea es calcular el número de moles totales en el equilibrio y utilizar la ley de los gases ideales para hallar Ptotal. Mi duda es la siguiente: si tenemos 3 moles de gases inicialmente, ¿no podríamos utilizar ese dato para hallar la presión total? Al fin y al cabo todos son gases y están en el reactor, por lo que ejercerán una presión parcial independientemente de que formen parte del equilibrio o no.
No sé si he conseguido explicarme. Muchas gracias de antemano. Saludos

[carroza]

Re: Sobre equilibrio químico

Hola.

No te voy a dar la solución, pero te voy a plantear un caso realista, para que tu mismo te plantees si tu hipótesis es razonable.
Imaginate que metemos en un reactor un mol de $H_2$, un mol de $O_2$, y un mol de $H_2O$ (3 moles). Ahora esperas que alcancen el equilibrio químico (eso si, le pones una chispa).

Aviso: No hagais este experimento en casa.

Un saludo

[VictorBoyle]

Re: Sobre equilibrio químico

Hola, Carroza.
Siento decirte que me quedo como estoy, hoy no tengo la mente muy despejada (ayer tampoco). No sé por dónde agarrarlo porque tengo un problema conceptual, creo. Siento no poder darte mucho juego...

[JCB]

Re: Sobre equilibrio químico

Hola a todos.

La ley Dalton sobre presiones parciales, es solo aplicable a mezclas de gases no reactivas. Yo, la verdad, y ahora mismo, no sabría cómo calcular la presión generada después de una mezcla reactiva como la que propone carroza. Ojalá nos lo explicase algún día, o como mínimo nos diese un poco más de pistas para tratar de averiguarlo.

Saludos cordiales,
JCB.

[Richard R Richard]

Re: Sobre equilibrio químico

Hola si mal no lo recuerdo de la secundaria...hace 30 años... para que haya un equilibrio químico entre gases reactivos, deben proporcionarte una constante de equilibrio tal que

[Error LaTeX: Compilación LaTeX fallida]
que es una constante basada en las presiones parciales de los productos y reactivos

la presión total como en todo sistema sera la suma de las presiones parciales de todos ellos [Error LaTeX: Compilación LaTeX fallida]
La tercer ecuación que rige el sistema es la estequimetrica $n\,A+m\,B\Leftrightarrow l\,C$ que hay que convertirla a una expresión dependiente de las presiones parciales ya que el volumen y la temperatura son comunes a los tres

edito : solo hace falta la ecuación de los gases $PV=nRT$ para convertir 1 en otra ecuacion que relkacione las presiones iniciales de A y B $Po_A$ y $Po_B$


[Error LaTeX: Compilación LaTeX fallida]
de la cual se puede saber cual sera la presión parcial del producto dadas la presiones iniciales de los reactivos

resuelves y tienes las presiones parciales en el equilibrio, sabiendo el volumen y la temperatura de equilibrio, sabrás por la ley de los gases ideales el numero de moles de cada uno y su masa...

[VictorBoyle]

Re: Sobre equilibrio químico

Ojalá!
Gracias por tu aportación JCB.

- - - Actualizado - - -

Hola, Richard, muchas gracias por tu respuesta.
El procedimiento lo tengo claro, sí que sabría resolver un ejercicio de ese tipo. Lo que se me escapa es el porqué no podría utilizar el número total de moles iniciales (y hallar así Ptotal con la ecuación de los gases ideales). El caso es que hay ejercicios en los que el resultado es idéntico tanto si se utiliza el número de moles inicial como si se utiliza el número total de moles en el equilibrio. No doy con la explicación.
Por ejemplo, en la reacción I2 (g) + H2 (g) <--> 2 HI (g) ( Kc = 50 a una temperatura de 723 K) si inicialmente tenemos de 1 mol/L de cada reactivo, se obtiene que en el equilibrio las concentraciones molares son [I2] = [H2]= 0.22 mol/L y [HI]=1.56 mol/L. La suma de las concentraciones iniciales y en el equilibrio resulta en ambos casos de 2 mol/L por lo que me daría igual calcular la presión total con los datos iniciales que en el equilibrio. Supongo que esto sucede cuando la variación del número de moles gaseosos es nula, pero ¿cuál es la explicación de todo esto? Se me va.
Agradezco de antemano más aportaciones. Saludos

[Richard R Richard]

Re: Sobre equilibrio químico

Lo que se me escapa es el porqué no podría utilizar el número total de moles iniciales (y hallar así Ptotal con la ecuación de los gases ideales).

revisa que he cambiado una de las formulas luego de que has entrado. Ahora la presión de equilibrio de producto te queda en función de las presiones parciales iniciales de los reactivos que no son las mismas presiones de estos cuando alcanzan el equilibrio.

El caso es que hay ejercicios en los que el resultado es idéntico tanto si se utiliza el número de moles inicial como si se utiliza el número total de moles en el equilibrio. No doy con la explicación.
Por ejemplo, en la reacción I2 (g) + H2 (g) <--> 2 HI (g) ( Kc = 50 a una temperatura de 723 K)

aquí el número de moles totales en el sistema no cambia, porque por cada dos moles de reactivos obtienes dos de producto, es decir el número de moles totales en el sistema no se ve alterado, por lo tanto la presión total es constante, peroen el caso general A (g) + B (g) <--> C (g) por cada dos de reactivo hay solo uno de producto entonces la presión total en el equilibrio en ese volumen y temperatura será menor que la presion inicial.

Supongo que esto sucede cuando la variación del número de moles gaseosos es nula, pero ¿cuál es la explicación de todo esto?

Ya ves que estás bien rumbeado.

[VictorBoyle]

Re: Sobre equilibrio químico

Hola de nuevo, Richard. Gracias por tu aportación, que me ha hecho reflexionar y creo que, al menos gran parte, lo tengo claro.
Como pones en la ecuación (1') las presiones parciales en el equilibrio dependen de las presiones parciales iniciales. Está claro (por cierto, me ha gustado cómo has expresado (1')).
Ahora bien, en el caso de que no haya variación del número de moles gaseoso, la presión total inicial y la presión total en el equilibrio coinciden (¡en ese punto me has iluminado!). Por tanto, podríamos calcular la presión total con la ecuación de los gases ideales y el número total de moles (Ptotal = ntotal·R·T/V). Como la presión total es constante y R, T y V también, puedo utilizar el dato del número total de moles bien en el equilibrio o bien los iniciales, y obtendré el mismo valor para la presión total.
No sé si mi razonamiento es correcto o hay que corregir o matizar algo.
Gracias de nuevo. Un saludo.
Pd: A ver si aparece Carroza y nos cuenta algo sobre lo que proponía.

[Richard R Richard]

Re: Sobre equilibrio químico

puedo utilizar el dato del número total de moles bien en el equilibrio o bien los iniciales, y obtendré el mismo valor para la presión total.

Siempre puedes usar el concepto de gas ideal como una buena aproximación, recuerda que el número de moles faltante o sobrante sera proporcional de algún modo a la cantidad de producto obtenido en la reacción, y la caída o subida de presión es proporcional al numero de moles totales, por lo que la presión final es fácilmente hallable o predecible, además las presiones parciales son proporcionales al numero de moles en equilibrio.

[carroza]

Re: Sobre equilibrio químico

Pd: A ver si aparece Carroza y nos cuenta algo sobre lo que proponía.

Hola. Por completar lo que te ha dicho R3, y aclarar algo mas:

- si tienes una mezcla de 1 mol de $H_2$, un mol de $O_2$ y un mol de $H_2O$ ( 3 moles en total), la presión (inicial) dependerá de cuantos moles se puedan considerar gases ideales a la temperatura dada: 2 a temperatura ambiente, tres a temperatura de más de 100 C.

- si ahora pones una chispa, para ayudar a llegar al equilibrio quimico, casi todo el H_2 reaccionará con el O_2 para producir agua Como Richard indica, habrá una pequeña cantidad de H_2 disponible, dado por la constante de equilibrio, que a su vez depende de la temperatura. Pero, para fijar ideas, si consideramos que todo el H_2 reacciona, nos quedamos al final con 2 moles de $H_2O$ y 1/2 mol de $O_2$. La presión de estos depende de nuevo de cuales se puedan considerar gases ideales a la temperatura dada: 0.5 a temperatura ambiente, 2.5 a temperatura de más de 100 C.

Un saludo

[VictorBoyle]

Re: Sobre equilibrio químico

Hola de nuevo, carroza.
Gracias por tu aclaración.
Cuando la reacción es completa sí que lo veo claro, me despistaba el hecho de que en un equilibrio hay parte de los gases que no "intervienen" en él. Al final el equilibrio es una situación general pero la forma de razonar es análoga al caso de una reacción completa.
Por cierto, aquí

nos quedamos al final con 2 moles de $H_2O$ y 1/2 mol de $O_2$

¿querías decir 1 mol de agua?
Muchas gracias de nuevo. Un saludo

[Richard R Richard]

Re: Sobre equilibrio químico

¿querías decir 1 mol de agua?

carroza parte de un suponiendo concentraciones iniciales de

una mezcla de 1 mol de $H_2$, un mol de $O_2$ y un mol de $H_2O$ ( 3 moles en total),

por eso si todo el mol de $H_2$ reacciona lo hará estequiométricamente con medio mol de $O_2$ dando por resultado uno mol de $H_2O$ que sumado al inicial te da los 2 que indica carroza.
Si la presión es la atmosférica y la temperatura es mayor a los 100°c el agua estará como vapor y la puedes considerar "gas ideal" El resultado es 2.5 moles $2H_2O+\frac 12 O_2$ por lo que en el equilibrio el volumen se habrá reducido a $\dfrac{2.5}{3}=\dfrac{5}{6}$ partes del original.

Convengamos que con la ayuda de la chispa como para activar la reacción, esta se mantiene por ser exotérmica la reacción incluso es tan alta la velocidad de reacción que "explota", para este tipo de reacciones $K_eq$ es muy elevado por eso se puede hablar de la combustión completa del hidrógeno.

[VictorBoyle]

Re: Sobre equilibrio químico

Muuuuchas gracias por la aclaración, Richard.
Un saludo afectuoso

[cooty]

Re: Sobre equilibrio químico

Hola a todos.

La ley Dalton sobre presiones parciales, es solo aplicable a mezclas de gases no reactivas. Yo, la verdad, y ahora mismo, no sabría cómo calcular la presión generada después de una mezcla reactiva como la que propone carroza. Ojalá nos lo explicase algún día, o como mínimo nos diese un poco más de pistas para tratar de averiguarlo.

Saludos cordiales,
JCB.

Tenía la misma duda pero gracias por aclararla, me inscribí en el foro para saber mas de química que es lo que me apasiona

[Richard R Richard]

Re: Sobre equilibrio químico

Hola cooty Bienvenido al foro!!!! como nuevo miembro te será útil leer consejos para recibir ayuda de forma efectiva.

también te será útil leer Cómo introducir ecuaciones en los mensajes