PASOS PARA IGUALAR ECUACIONES POR IÓN-ELECTRÓN
1.- Si la ecuación está en forma molecular pasarla a forma iónica. Aquí hay que tener en cuenta que los elementos libres, los óxidos, el H2O y el H2O2 no se disocian, sólo se disocian los electrolitos (ácidos, bases y sales).
Ilustraremos todos los pasos con el siguiente ejemplo:
I2 + HNO3 -------> HIO3 + NO + H2O (Molecular)
Se pasa a forma iónica;
I2 + H+NO3- ----> H+IO3- + NO + H2O (Iónica)
2.- Se escribe por separado el esqueleto de las ecuaciones iónicas parciales del agente oxidante y el agente reductor.
I2 ---> IO3-
NO3---->NO
3.- Se balancea por tanteo (inspección) los átomos distintos de H y O :
I2 --->2IO3-
NO3- --->NO
4.- Igualar los átomos de oxígenos agregando moléculas de H2O (EN EL LADO DE LA ECUACION QUE FALTA OXIGENO) para balancear los oxígenos
5.- Igualar los átomos de hidrógenos H+(iones hidrógenos) donde falta hidrógeno.
I2 + 6H2O--->2IO3- + 12H+
NO3- + 4H+ --->NO + 2H2O
6.- Contar la carga total en ambos lados de cada ecuación parcial y agregar e- en el lado deficiente en carga negativa (-) o que tenga exceso de carga positiva (+)
I2 + 6H2O --->2IO3- + 12H+ + 10 e- (oxidación)
NO3- + 4H+ + 3e- --->NO + 2H2O (reducción)
7.- Igualar el número de e- perdidos por el agente reductor, con los e- ganados por el agente oxidante, multiplicando las ecuaciones parciales por los número mínimos necesario para esto.
3 x (I2 + 6H2O --->2IO3- + 12H+ + lOe-)
10 x (NO3- + 4H+ + 3e- --->NO + 2H2O)
8.- Súmese las dos medias reacciones cancelando cualquier cantidad de e-, H+, OH- o H2O que aparezca en ambos lados, con lo cual se obtendrá la ecuación finalmente balanceada.
SUMANDO:
3I2 + 10NO3- + 4H+ --->6IO3- + 10NO + 2H2O
-Si la ecuación fue dada originalmente en forma iónica, ésta es la respuesta del problema.
-Si la ecuación fue dada originalmente en forma molecular; se trasladan estos coeficientes a la ecuación molecular y se inspeccionan el balanceo de la ecuación:
3I2 + 10HNO3 ---> 6HIO3 + 10NO + 2H2O
Rafael Borneo. PhD. Profesor Asociado. Cátedra Química Aplicada. Universidad Nacional de Córdoba
23/10/11
REDUCCIÓN
La reducción ocurre cuando una especie química gana electrones y simultaneameante disminuye su número de oxidación. Por ejemplo, el cloro atómico (con
número de oxidación cero) se convierte en el ion cloruro (con número de oxidación y carga de 1–) por ganancia de un electrón, según el esquema simbólico siguiente:
1e- + Cl (0) --->Cl (1-)
En resumen:
Reducción = Ganancia de electrones = Disminución del número de oxidación
número de oxidación cero) se convierte en el ion cloruro (con número de oxidación y carga de 1–) por ganancia de un electrón, según el esquema simbólico siguiente:
1e- + Cl (0) --->Cl (1-)
En resumen:
Reducción = Ganancia de electrones = Disminución del número de oxidación
OXIDACIÓN
OXIDACIÓN
La oxidación ocurre cuando una especie química pierde electrones y al mismo tiempo, aumenta su número de oxidación. Por ejemplo, el Sodio metálico (con número de oxidación cero), se puede convertir en el ion sodio (con carga de 1+) por la pérdida de dos electrones, según el esquema simbólico siguiente:
Na(0) ----> Na (1+) + 1e-
En resumen:
Oxidación = Pérdida de electrones = Aumento del número de oxidación
La oxidación ocurre cuando una especie química pierde electrones y al mismo tiempo, aumenta su número de oxidación. Por ejemplo, el Sodio metálico (con número de oxidación cero), se puede convertir en el ion sodio (con carga de 1+) por la pérdida de dos electrones, según el esquema simbólico siguiente:
Na(0) ----> Na (1+) + 1e-
En resumen:
Oxidación = Pérdida de electrones = Aumento del número de oxidación
EQUILIBRIO PROBLEMA RESUELTO
Dada la siguiente reacción:
PCl5 (g) ----> PCl3 (g) + Cl2 (g) Kc = 0,0224 a 500K
a) Calcular cuantos moles de reactivo hay que agregar a un recipiente de 5 L para que la concentración de PCl5 en equilibrio sea de 0,4 mol/L.
b) Si Kc = 33.3 a 760K, indicar si la reaccione s endotérmico o exotérmica y a cual de dichas temperaturas es más estable el PCl5 (g)
SOLUCION AL PROBLEMA
Parte a)
Reaccion: PCl5 (g) ------> PCl3 (g) + Cl2 (g)
x.x/0,4 = 0,0224 (500K), despejando x; x = 0.0995M (mol/L)
i-x = o,4 si x es igual a 0.0995 entonces i = 0,4-0,0995 = 0,495 moles/L
Como el envases es de 5 Litros entonces:
1 L ........0,495 moles
5 L ........ X
x= 2,475 moles (solucion a la parte a del problema)
Parte b)
El PCl5 sera mas estable a la temperatura en la que el equilibrio este desplazado hacia los productos (izquierda). Observando las dos Kc:
Kc (500) = 0,0224
Kc (760) = 33,3
Vemos que a 500 la Kc es menor. Como Kc es un cociente (productos)/(reactivos) entonce a 500K el equilibro esta desplazado hacia la izquierda (que es precisamente donde se encuentra el PCl5).
Solucion a la parte b: El PCl5 es mas estable a la temperatura de 500K (menor)
OJO como la Kc aumenta con el aumento de temperatura entonces la reaccion es endotermica. Por que?
Si Kc aumenta (de 0.0224 a 33.3) entonces quiere decir que el eq. se ha desplazado a la derecha, esto es, mas productos (numerador) menos reactivos (denominador). Entonces, si se aumenta la temperatura y el equilibrio se ha desplazado a la derecha, el calor actua como un reactivos mas:
PCl5 (g) + calor <----> PCl3 (g) + Cl2 (g)
Este tipo de reaccion es endotermica
PROBLEMA
Un estudiante, trabajando en equilibrio
I2(g) <----> 2I (g)
A alta temperatura pone 0,10 moles de I2(g) en un recipiente de 1L, observa que la presión total de equilibrio es un 40% mas alta que la inicial. Cual es el valor de Kc para esta reacción?
SOLUCION AL PROBLEMA:
I2(g) <----> 2I (g) ecuación en el equilibrio
0,1 <----> 0,00 inicialmente
-x <----> +2x cambio para llegar al equilibrio
(el signo – significa se consume, el + se forma)
0,1- x <---->2x..............en el equilibrio
Recuerden que la presión de un sistema gaseoso depende del número de moles que hay en el sistema (PV =nRT), entonces si un sistema aumenta su presión un 40% es de suponer que el numero de moles ha subido en un 40% mas (si no ha cambiado el volumen, ni la temperatura).
Por tanto en este problema en el equilibrio habrá 40% mas de número de moles que al inicio, esto es;
n moles en equilibrio = 1,4 x n moles iniciales (1,4 significa matemáticamente 40% más)
n mol eq. = 1,4 x 0,1 moles = 0,14 moles
Entonces:
En el equilibrio:
(0,1 – x) + 2x = 0,14 por lo que x = 0,04 (despejando x)
La Ecuación de Kc es:
Kc = [I]2/[I2] = (2x)2/(0,1-x) = [2(0,04)]2/(0,1-0,04) = 0,11
PROBLEMA
Un recipiente a 700K contiene H2(g) e I2(g) en concent. iniciales de 0,1110 y 0,0995 M respectivamente. Si al cabo de un tiempo, cuando la reaccion ha llegado al equilibrio, la concentracion de H2(g) es 0,0288 M. Cual sera el valor de Kc?
H2(g) + I2(g) <-----> 2HI (g)
SOLUCION
H2(g) + I2(g) <-----> 2HI (g)
pero en el equilibrio la concentracion de H2(g) es 0,0288, entonces:
0,111-x = 0,0228 -----> x = 0.111-0,0228 = 0,0822M
Sustituyendo x en la ecuacion de la contante de equilibrio para esta reaccion
Kc = (2.0,0822)(2.0,0822)/(0,0288)(0,0885-0,0822) = 54,19
PCl5 (g) ----> PCl3 (g) + Cl2 (g) Kc = 0,0224 a 500K
a) Calcular cuantos moles de reactivo hay que agregar a un recipiente de 5 L para que la concentración de PCl5 en equilibrio sea de 0,4 mol/L.
b) Si Kc = 33.3 a 760K, indicar si la reaccione s endotérmico o exotérmica y a cual de dichas temperaturas es más estable el PCl5 (g)
SOLUCION AL PROBLEMA
Parte a)
Reaccion: PCl5 (g) ------> PCl3 (g) + Cl2 (g)
Ademas,
K c = [PCl3][Cl2]/[PCl5] = 0,0224
x.x/0,4 = 0,0224 (500K), despejando x; x = 0.0995M (mol/L)
i-x = o,4 si x es igual a 0.0995 entonces i = 0,4-0,0995 = 0,495 moles/L
Como el envases es de 5 Litros entonces:
1 L ........0,495 moles
5 L ........ X
x= 2,475 moles (solucion a la parte a del problema)
Parte b)
El PCl5 sera mas estable a la temperatura en la que el equilibrio este desplazado hacia los productos (izquierda). Observando las dos Kc:
Kc (500) = 0,0224
Kc (760) = 33,3
Vemos que a 500 la Kc es menor. Como Kc es un cociente (productos)/(reactivos) entonce a 500K el equilibro esta desplazado hacia la izquierda (que es precisamente donde se encuentra el PCl5).
Solucion a la parte b: El PCl5 es mas estable a la temperatura de 500K (menor)
OJO como la Kc aumenta con el aumento de temperatura entonces la reaccion es endotermica. Por que?
Si Kc aumenta (de 0.0224 a 33.3) entonces quiere decir que el eq. se ha desplazado a la derecha, esto es, mas productos (numerador) menos reactivos (denominador). Entonces, si se aumenta la temperatura y el equilibrio se ha desplazado a la derecha, el calor actua como un reactivos mas:
PCl5 (g) + calor <----> PCl3 (g) + Cl2 (g)
Este tipo de reaccion es endotermica
PROBLEMA
Un estudiante, trabajando en equilibrio
I2(g) <----> 2I (g)
A alta temperatura pone 0,10 moles de I2(g) en un recipiente de 1L, observa que la presión total de equilibrio es un 40% mas alta que la inicial. Cual es el valor de Kc para esta reacción?
SOLUCION AL PROBLEMA:
I2(g) <----> 2I (g) ecuación en el equilibrio
0,1 <----> 0,00 inicialmente
-x <----> +2x cambio para llegar al equilibrio
(el signo – significa se consume, el + se forma)
0,1- x <---->2x..............en el equilibrio
Recuerden que la presión de un sistema gaseoso depende del número de moles que hay en el sistema (PV =nRT), entonces si un sistema aumenta su presión un 40% es de suponer que el numero de moles ha subido en un 40% mas (si no ha cambiado el volumen, ni la temperatura).
Por tanto en este problema en el equilibrio habrá 40% mas de número de moles que al inicio, esto es;
n moles en equilibrio = 1,4 x n moles iniciales (1,4 significa matemáticamente 40% más)
n mol eq. = 1,4 x 0,1 moles = 0,14 moles
Entonces:
En el equilibrio:
(0,1 – x) + 2x = 0,14 por lo que x = 0,04 (despejando x)
La Ecuación de Kc es:
Kc = [I]2/[I2] = (2x)2/(0,1-x) = [2(0,04)]2/(0,1-0,04) = 0,11
PROBLEMA
Un recipiente a 700K contiene H2(g) e I2(g) en concent. iniciales de 0,1110 y 0,0995 M respectivamente. Si al cabo de un tiempo, cuando la reaccion ha llegado al equilibrio, la concentracion de H2(g) es 0,0288 M. Cual sera el valor de Kc?
H2(g) + I2(g) <-----> 2HI (g)
SOLUCION
H2(g) + I2(g) <-----> 2HI (g)
pero en el equilibrio la concentracion de H2(g) es 0,0288, entonces:
0,111-x = 0,0228 -----> x = 0.111-0,0228 = 0,0822M
Sustituyendo x en la ecuacion de la contante de equilibrio para esta reaccion
Kc = (2.0,0822)(2.0,0822)/(0,0288)(0,0885-0,0822) = 54,19
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