Page 673 - Quimica - Undécima Edición

14.4 ¿Qué información proporciona la constante de equilibrio? 643

Cálculo de las concentraciones de equilibrio
Si conocemos la constante de equilibrio para una reacción dada podemos calcular las
concentraciones de la mezcla en equilibrio , a partir de las concentraciones iniciales. De
hecho es frecuente que sólo se proporcionen las concentraciones iniciales de los reactivos.
Considere el siguiente sistema en el que participan dos compuestos orgánicos, cis-estilbe-
no y trans-estilbeno, en un disolvente hidrocarbonado no polar (fi gura 14.6):
cis-estilbeno Δ trans-estilbeno
La constante de equilibrio (K c ) para este sistema es de 24.0 a 200°C. Suponga que al
inicio sólo está presente cis-estilbeno en una concentración de 0.850 mol/L. ¿Cómo se
calculan las concentraciones de cis- y trans-estilbeno en el equilibrio? De la estequiome-
tría de la reacción vemos que por cada mol de cis-estilbeno transformado se genera un
mol de trans-estilbeno. Sea x la concentración de equilibrio de este último compuesto en
mol/L; por lo tanto, la concentración de cis-estilbeno debe ser (0.850 2 x) mol/L. Conviene
resumir en una tabla los cambios de concentración de las especies como sigue:

cis-estilbeno Δ trans-estilbeno El procedimiento para resolver con-
Inicial (M): 0.850 0 centraciones de equilibrio algunas ve-
Cambio (M): 2x 1x ces se conoce como método ICE ,
siglas de inicial, cambio y equilibrio.
Equilibrio (M): (0.850 2 x) x
Un cambio positivo (1) representa un incremento de la concentración al equilibrio,
y un cambio negativo (2) una disminución de esa concentración. A continuación escribi-
mos la expresión de la constante de equilibrio
[trans-estilbeno]
K c 5
[cis-estilbeno]
x
24.0 5
0.850 2 x
x 5 0.816 M
Una vez resuelta x, calculamos las concentraciones de equilibrio de cis-estilbeno y trans-
estilbeno como sigue:
cis-estilbeno
[cis-estilbeno] 5 (0.850 2 0.816) M 5 0.034 M
[trans-estilbeno] 5 0.816 M
Para verifi car los resultados, sustituimos estas concentraciones de equilibrio para calcular
K c .
El método recién descrito para resolver problemas de constantes de equilibrio se
puede resumir así:
trans-estilbeno
1. Exprese las concentraciones de equilibrio de todas las especies en términos de las
concentraciones iniciales y una sola variable x que representa el cambio de concen-
tración.
Figura 14.6 Equilibrio entre el
2. Escriba la expresión de la constante de equilibrio en términos de las concentraciones cis-estilbeno y el trans-estilbeno.
de equilibrio. Si se conoce el valor de la constante de equilibrio, despeje y obtenga Observe que ambas moléculas
el valor de x. tienen la misma fórmula molecular
(C 14 H 12 ) y también los mismos
3. Una vez conocida x, calcule las concentraciones de equilibrio de todas las especies. tipos de enlaces. Sin embargo, en
En los ejemplos 14.9 y 14.10 se aplica este procedimiento de tres pasos: el cis-estilbeno, los anillos de
benceno están de un mismo lado
del enlace CPC y los átomos de
Ejemplo 14.9 H están del otro, mientras que los
anillos de benceno del trans-
Una mezcla de 0.500 moles de H 2 y 0.500 moles de I 2 se coloca en un recipiente de acero estilbeno (y los átomos de H) se
inoxidable de 1.00 L a 430°C. La constante de equilibrio K c para la reacción H 2 (g) 1 I 2 (g) encuentran en disposición diagonal
Δ 2HI(g) es de 54.3 a esta temperatura. Calcule las concentraciones de H 2 , I 2 y HI en el con respecto al enlace CPC.
equilibrio. Estos compuestos tienen
diferentes puntos de fusión y
(continúa)
momentos dipolares.