equilibrio quimico

Clase 12:

Equilibrio Químico

Hidrocarburos

Unidad de Formación Básica Integral Elementos de Química

COMPETENCIAS

•

Explica el significado y escribe constantes de

equilibrio.

•

Aplica el Principio de Le Chatellier.

•

Explica y aplica los factores que afectan el

equilibrio químico.

•

Diferencia los tipos de fórmulas en Química

Orgánica.

CONTENIDOS

Equilibrio Químico:

•

Condiciones para que exista un equilibrio.

•

Keq y su significado.

•

Principio de Le Chatellier.

•

Factores que afectan el equilibrio químico.

Hidrocarburos:

•

Tipos de fórmulas.

•

Tipos de átomos de carbono.

•

Clasificación.

Equilibrio Químico

• Es el estado alcanzado en una reacción reversible cuando la velocidad de reacción directa se iguala a la velocidad de reacción inversa.

• El estado de equilibrio químico es reversible y dinámico.

Equilibrio Homogéneo y Heterogéneo

• Si todos los reactivos y productos están en una sola fase, el equilibrio es homogéneo.

HCOOH(ac) + H₂O(ℓ) ↔ HCOO−(ac) + H₃O+(ac),

• Si uno o más reactivos o productos están en fases diferentes, el

equilibrio es heterogéneo.

Constante de equilibrio

(Keq)

De acuerdo a la Ley de acción de masas:

Para una reacción reversible:

a A + b B c C + d D

Vd = kd x [A]a _{x [B]}b

Vi = ki x [C]c _{x [D]}d

luego en el equilibrio, se tiene que: Vd = Vi

kd x [A]a _{x [B]}b _{= ki x [C]}c _{x [D]}d

   

   

d c

B

x

A

D

x

C

ki

kd

Keq





8

Significado de la Constante de equilibrio (

Keq)

Reactivos

Productos

Muy grande (>>1): el equilibrio esta desplazado hacia la derecha ( hay

mayor concentración de productos).

Muy pequeña (<<1): el equilibrio esta desplazado hacia la izquierda

(hay mayor concentración de reactantes).

Cerca de 1: hay mezclas de reactantes y productos con concentraciones

Ejemplo:

Escriba la Keq para la siguiente reacción reversible

NO

(g) + CO(g)

NO(g) + CO

(g)

  





NO



x

 

CO

CO

x

NO

Keq

2

2

EJEMPLO

Calcule la constante de equilibrio para la siguiente reacción reversible, cuando las concentraciones en el equilibrio son: SO₂: 0.34 mol/L, O₂: 0.17 mol/L, SO₃: 0.06 mol/L.

Kc y Kp

• Para reacciones en estado gaseosos la Keq puede escribirse en función de la concentración molar o de la presión parcial.

)

(

2

)

(

2

O

g

NO

g

N











2 2

O

N

NO

Kc



p

p

Kp



Kc representa la Keq expresada en

concentraciones molares. Kp representa la Keq expresada en presiones parciales.









Establece que :

“Si un sistema en equilibrio se somete a un cambio de

condiciones (P, V, T o cambio de concentración), éste se

desplazará hacia una nueva posición a fin de

contrarrestar el efecto que lo perturbó y recuperar el

estado de equilibrio”.

1. Cambio de temperatura

• La velocidad de reacción es mas rápida cuando hay un aumento de temperatura.

• La Temperatura afecta al equilibrio de la reacción, dependiendo si esta es exotérmica o endotérmica.

• Si hay un aumento de temperatura, favorece el sentido endotérmico de la reacción.

(g)

NO

2

Calor

(g)

O

N





Ejercicio:

•

Los cambios de presión pueden afectar al equilibrio de los

sistemas gaseosos homogéneos y los sistemas heterogéneos

en los que intervienen uno o mas gases.

•

Si se

aumenta la presión

de un sistema gaseoso en

equilibrio, el sistema se desplaza hacia

donde hay menor

número de moles (gases)

.

•

Si se

disminuye la presión

de un sistema gaseoso en

equilibrio, el sistema se desplaza hacia

donde hay mayor

número de moles (gases)

.

2. Cambio de Presión

Si se aumenta la presión del sistema, disminuye el volumen, entonces el sistema se desplazara hacia la derecha (menor numero de moles - gases).

Si se disminuye la presión del sistema, el volumen aumenta, entonces el sistema se desplaza hacia la izquierda (mayor número de moles - gases).

(g)

H

3

(g)

N

(g)

NH

2





.

3. Cambios en la Concentración

• Si se incrementa un reactivo, el sistema lo consumirá

parcialmente, favoreciendo el sentido directo de la reacción.

• Si se incrementa un producto, el sistema lo consumirá

Por ejemplo:

• Si disminuye el producto (se quita el agua del lado derecho del tubo) la reacción se

desplazará hacia la derecha

hasta que se reestablezca el equilibrio.

• Si se agrega más reactivo (se agrega agua en el lado

izquierdo del tubo) la

reacción se desplazará hacia la derecha hasta que se

reestablezca el equilibrio.

Ejercicio:

C

H

+ 5O

3 CO

+ 4H

O

Prediga hacia donde se desplazara el equilibrio, cuando:

a. Se adiciona oxigeno b. Se retira vapor de agua

c. Aumenta la concentración de propano

EJERCICIO

2CO(g) ₊ O₂ (g) _↔ 2CO₂(g) ₊ calor

Considere el equilibrio siguiente:

En qué sentido se desplazará el equilibrio cuando: a) se agrega CO

b) se retira O2

c) se aumenta la presión total agregando CO₂ d) se aumenta el volumen

e) se reduce la temperatura

22

Hidrocarburos

•

Son compuestos orgánicos que sólo contienen

átomos de carbono y de hidrógeno.

•

Tienen fórmulas muy variadas: C

H

.

23

Fórmula Global o Molecular:

F. Semidesarrollada o Condensada:

Fórmula Desarrollada:

F. Gráfica o Lineal:

C

H

C C C C

C H

H

H H

H H

H H

H H

H H

C

H₃ CH CH₂ CH₃

CH₃

24

•

Primarios (a)

CH

CH





•

Secundarios (b)

CH

–C–CH

–CH–CH



•

Terciarios (c)

CH



•

Cuaternarios (d)

CH

a a

a

a

a

Tipos de átomos de carbono

(en las cadenas carbonadas)

b

b

d c

25

•

CH

CH





CH

– C – CH–CH

–

C – CH

–CH–CH









CH

CH

CH

CH



CH

Ejercicio:

Indica el tipo de carbono, primario (a),

secundario (b), terciario (c) o cuaternario (d) que hay

en la siguiente cadena carbonada:

b b

b

c c

d d

a a

a a

a a

26

Ali

fá

tic

os

Insa

tur

ados

Ar

omá

tic

os

Sa

tur

ados

n

Nombre ( -ano)

Fórmula (C_nH_2n+2)

n Nombre (-ano) Fórmula (C_nH_2n+2)

1 Metano* CH₄ 10 Decano CH₃(CH₂)₈CH₃

2 Etano* CH₃CH₃ 11 Undecano CH₃(CH₂)₉CH₃

3 Propano* CH₃CH₂CH₃ 12 Dodecano CH₃(CH₂)₁₀CH₃

4 Butano* CH₃(CH₂)₂CH₃ 13 Tridecano CH₃(CH₂)₁₁CH₃

4 Isobutano (CH₃)₃CH 14 Tetradecano CH₃(CH₂)₁₂CH₃ 5 Pentano CH₃(CH₂)₃CH₃ 15 Pentadecano CH₃(CH₂)₁₃CH₃ 5 Isopentano (CH₃)₂CHCH₂CH₃ 20 Icosano CH₃(CH₂)₁₈CH₃ 5 Neopentano (CH₃)₄C 21 Henicosano CH₃(CH₂)₁₉CH₃ 6 Hexano CH₃(CH₂)₄CH₃ 22 Docosano CH₃(CH₂)₂₀CH₃ 7 Heptano CH₃(CH₂)₅CH₃ 30 Tricosano CH₃(CH₂)₂₈CH₃ 8 Octano CH₃(CH₂)₆CH₃ 40 Tetracosano CH₃(CH₂)₃₈CH₃ 9 Nonano CH₃(CH₂)₇CH₃ 50 Pentacosano CH₃(CH₂)₄₈CH₃

Cadena principal en alcanos ramificados

1) Se elige la cadena más larga posible.

2) Se numera empezando por donde se asignen los localizadores más bajos. 3) Para nombrar varios radicales se ponen prefijos numerales di-, tri-, tetra-, etc. 4) Los radicales sencillos se nombran por orden alfabético sin tener en cuenta la letra del prefijo numeral

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

2, 6, 7, 8-tetrametildecano

10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

Grupos alquilo

CH₃ CH CH₃

CH₃ CH CH₃

CH₂ CH₃ CH CH₃

CH₂ CH₂

isopropilo _isobutilo isopentilo

CH₃ CH₂ CH

CH₃

CH₃ C CH₃ CH₃

CH₃ C CH₃

CH₂ CH₃

sec-butilo terc-butilo neopentilo

CH₃ CH

CH₃

CH₂ CH₂

1 2

3 4

radical 3-metilbutilo

El radical se empieza a numerar por el carbono insertado en la cadena principal

-Los radicales complejos se nombran teniendo en cuenta la primera letra del nombre.

-Los prefijos sec-, terc-, cis-, trans-, o-, m-, y p- no se tienen en cuenta para el orden alfabético.

Alcanos altamente ramificados

CH₃ CH₂ C CH

CH₃ CH₃ CH CH₂ CH₃ CH

CH₂ CH₂

CH

CH₃

CH₃

CH₃

CH₂ CH3

la cadena principal es la cadena lineal más larga posible, se numera de manera que los localizadores sean los más bajos posibles.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 2 3 5-(1,2-dimetilpropil)-4-etil-3,3-dimetilnonano

radical complejo: d dos radicales simples: m C-3, dos radicales metilo C-4, radical etilo

Alcanos altamente ramificados

A igualdad de longitud de cadena se elige como principal: a) La que tenga mayor número de cadenas laterales

b) La que proporcione los localizadores más bajos

c) La que los radicales tengan mayor número de átomos de carbono d) La que las cadenas laterales estén lo menos ramificadas posibles

2,6-Dimetil-4-(1-metilpropil)octano

Alquenos

H₂C CH₂

eteno ó etileno propeno but-1-eno

but-2-eno _{penta-1,4-dieno} penta-1,3-dieno

Br

6-Bromo-3-propilhex-1-eno

OH 4

5 6

1

3

6 ₁

Alquinos

HC CH

etino ó acetileno propino but-1-ino

but-2-ino

1 2

3

4

1 2 3 4

penta-1,4-diino

penta-1,3-diino

1 _{2 3}

4

Radicales alquenilos y alquinilos

H₂C CH

H₂C CH CH₂ H₃C CH CH

H₂C C CH₃

etenilo ó vinilo

prop-2-enilo ó alilo prop-1-enilo

isopropenilo

H₃C C C prop-1-inilo ó 1-propinilo

Hidrocarburos con dobles y

triples enlaces

Nombrar: _{H2C CH C C C}

HC

C C C CH

CH₂ CH CH₂

1 2 3 4 5 6 7 8 9 5-(1,3-butadiinil)-1,5,8-nonatrien-3-ino

Elección de cadena principal: 1) Mayor nº de insaturaciones 2) Longitud de la cadena

3) Mayor nº de dobles enlaces

Se numera:

Hidrocarburos aromáticos

benceno tolueno estireno o-xileno

(también m- y p-)

cumeno

naftaleno antraceno fenantreno

1 2 3 4 5 6 7 8 1-etil-3-propilbenceno

m-etilpropilbenceno 4-alil-2-butil-1-propilbenceno

1 2 4 Ph 1 2 3

2-fenil-3-metilpent-2-eno (isómero E)

EJERCICIOS

1.-Dibuja la fórmula estructural de los siguientes compuestos. a) 1-penteno

b) 2-metil-1-penteno c) 3-etil 1-hexeno d) 2-hexino