Constant d'Equilibri Químic: Kc, Kp, Qc i Llei de Le Chatelier

Constant d'equilibri Kc

Kc =

Majúscula = element

Minúscula = mols

Mols = grams / massa molecular

Exemple de càlcul de Kc

Per a un volum de 20L, es donen els mols de cada component en la reacció:

• Inicialment: mols de cada component.
• Variació: productes (x) / reactius (2x o x, segons l'estequiometria).
• Equilibri: productes (mols inicials - x); reactius (mols inicials + x).

Aïllar 'x' a partir dels reactius per trobar el valor de 'x'.

Trobar les concentracions dels productes.

Aplicar la fórmula de Kc.

Interpretació de Kc

• Kc < 1: la reacció es desplaça cap als reactius.
• Kc > 1: la reacció es desplaça cap als productes.

Quocient de reacció Qc

Qc =

• Si Qc < Kc: formació de productes (desplaçament cap a la dreta).
• Si Qc > Kc: formació de reactius (desplaçament cap a l'esquerra).
• Qc = Kc: equilibri.

Constant d'equilibri de pressió (Kp)

Nombre de mols totals (n) = mols reactius (equilibri) - x + mols productes (equilibri) - x

Pv = nRT

ntotal = PV / RT

Per saber x... ntotal = mols reactius i productes - x

Pressió en atm

Pressions parcials

pA = XA x PTOTAL = (mols A en equilibri / mols totals en equilibri) x PT

Càlcul similar per als altres components.

Interpretació de Kp

• Si Kp < 1: equilibri desplaçat cap a l'esquerra.
• Si Kp > 1: equilibri desplaçat cap a la dreta.

Càlcul de Kp a partir de Kc

Kp = KC (RT)^Δn

Això s'utilitza quan es donen temperatures (K) i Kp, i cal aïllar per conèixer Kc.

En aquest cas, Δn = nombre de mols productes - nombre de mols reactius.

Grau de dissociació (α)

α = mols reaccionats / mols inicials

Percentatge de dissociació: 30% --> α = 0.3

Kc = ?

Producte de mols = 2

Càlcul de concentracions a l'equilibri

• Productes: mols multiplicat per (1 - α)
• Reactius: mols multiplicat per α

Tenir en compte si productes i reactius: 1 -> 2 multiplicar a l'equilibri; si productes i reactius 2 -> 1 dividir a l'equilibri.

Si no donen mols, utilitzar concentracions (c) i simplificar en la fórmula de Kc.

Si volem Kp i fem la fórmula pt x Xa, etc., i tenim concentracions, podem prescindir d'elles també.

Llei de Le Chatelier

Quan un sistema està en equilibri i rep una pertorbació externa que modifica qualsevol dels factors que determinen l'equilibri, el sistema evoluciona contrarestant l'efecte de la pertorbació, desplaçant-se cap al sentit en què la modificació es veu compensada.

• Concentracions: si augmenta la concentració, el sistema evoluciona en el sentit en què disminueix la concentració.
• Pressió: si augmenta la pressió del sistema, l'equilibri es desplaça cap al sentit en què es redueix el nombre total de mols de gasos. Si augmenta la pressió, disminueix el volum.
• Temperatura: si augmenta la temperatura, l'equilibri es desplaça cap al sentit endotèrmic (absorció d'energia); si es redueix, cap a l'exotèrmic (alliberament d'energia).

Els catalitzadors no modifiquen l'equilibri, només la velocitat de reacció.

Relació entre constants d'equilibri i energia lliure de Gibbs

En un sistema químic que està en equilibri a P i T constants, no es modifiquen els calors de les concentracions de reactius i productes. Increment G = 0

ΔG = -RTlnK