Flashcards: Equilibri químic

Totes les targetes del tema

Per fer-hi una ullada ràpida o repassar-les en paper.

1. 1. Què és l'equilibri químic?

   Un estat dinàmic en què la reacció directa i la inversa avancen a la mateixa velocitat, de manera que les concentracions es mantenen constants. La reacció no s'atura.

2. 2. Quina és l'expressió de $K_c$ per a $a\,\mathrm{A} + b\,\mathrm{B} \rightleftharpoons c\,\mathrm{C} + d\,\mathrm{D}$?

   $K_c = \dfrac{[\mathrm{C}]^c[\mathrm{D}]^d}{[\mathrm{A}]^a[\mathrm{B}]^b}$: productes sobre reactius, cadascun elevat al seu coeficient, amb les concentracions en equilibri.

3. 3. Error típic: els sòlids i els líquids purs entren a l'expressió de la constant?

   No. Per a $\mathrm{CaCO_3(s) \rightleftharpoons CaO(s) + CO_2(g)}$, la constant és només $K_c = [\mathrm{CO_2}]$. Hi entren els gasos i les espècies en dissolució.

4. 4. Què t'indica el valor de $K_c$?

   Si $K_c$ és gran, l'equilibri està desplaçat cap als productes; si és petit, cap als reactius.

5. 5. Quina relació hi ha entre $K_p$ i $K_c$?

   $K_p = K_c\,(RT)^{\Delta n}$, on $K_p$ va amb pressions parcials, $\Delta n$ són els mols de gas dels productes menys els dels reactius i $R = 0{,}082\ \mathrm{atm\cdot L/(mol\cdot K)}$.

6. 6. Quan coincideixen $K_p$ i $K_c$?

   Quan $\Delta n = 0$, és a dir, quan els dos costats tenen els mateixos mols de gas: $(RT)^0 = 1$. Per exemple, $\mathrm{H_2 + I_2 \rightleftharpoons 2\,HI}$.

7. 7. Què és la taula ICE?

   Una taula amb una fila per espècie: concentració Inicial, Canvi i concentració en Equilibri. El canvi s'escriu amb una sola incògnita $x$, respectant els coeficients.

8. 8. A la taula ICE de $\mathrm{N_2O_4 \rightleftharpoons 2\,NO_2}$, com escrius el canvi de cada espècie?

   $-x$ per al $\mathrm{N_2O_4}$ i $+2x$ per al $\mathrm{NO_2}$: per cada mol que es dissocia se'n formen dos.

9. 9. Si la taula ICE et porta a una equació de segon grau, quina solució tries?

   La que no deixa cap concentració negativa: $x$ no pot superar la quantitat inicial del reactiu.

10. 10. Què és el grau de dissociació?

    La fracció del reactiu inicial que ha reaccionat: $\alpha = x/c_0$. Multiplicat per 100, el dones en percentatge.

11. 11. Què és el quocient de reacció $Q$?

    La mateixa expressió que $K_c$, però calculada amb les concentracions d'un moment qualsevol, no necessàriament en equilibri.

12. 12. Com predius cap on evolucionarà un sistema comparant $Q$ i $K_c$?

    $Q < K_c$: avança cap als productes (dreta). $Q > K_c$: retrocedeix cap als reactius (esquerra). $Q = K_c$: ja és en equilibri.

13. 13. Per què, si $Q < K_c$, la reacció avança cap a la dreta?

    Perquè hi ha pocs productes respecte de l'equilibri: el sistema en fabrica, i $Q$ creix fins a igualar $K_c$.

14. 14. Què diu el principi de Le Châtelier?

    Quan es pertorba un equilibri (concentració, pressió o temperatura), el sistema es desplaça en el sentit que contraresta la pertorbació.

15. 15. Què passa si afegeixes un reactiu o treus un producte d'un equilibri?

    En tots dos casos l'equilibri es desplaça cap als productes: consumeix el reactiu afegit o torna a fabricar el producte retirat.

16. 16. Com afecta un augment de pressió per compressió a un equilibri amb gasos?

    El desplaça cap al costat amb menys mols de gas. Si els dos costats en tenen els mateixos, la pressió no el desplaça.

17. 17. Com afecta un canvi de temperatura a un equilibri?

    Escalfar el desplaça en el sentit endotèrmic; refredar, en el sentit exotèrmic. Per tant, en una reacció exotèrmica escalfar afavoreix els reactius.

18. 18. Error típic: quins factors canvien el valor de $K_c$?

    Només la temperatura. La concentració i la pressió desplacen l'equilibri però deixen $K_c$ igual, i un catalitzador ni el desplaça ni el canvia.

19. 19. Per què la síntesi de l'amoníac ($\mathrm{N_2 + 3\,H_2 \rightleftharpoons 2\,NH_3}$) es fa a alta pressió?

    Perquè els reactius sumen 4 mols de gas i els productes 2: augmentar la pressió desplaça l'equilibri cap a l'amoníac.

20. 20. Què és el producte de solubilitat $K_s$?

    La constant de l'equilibri de dissolució d'una sal poc soluble: el producte de les concentracions dels ions, elevades als coeficients. Per a l'$\mathrm{AgCl}$, $K_s = [\mathrm{Ag^+}][\mathrm{Cl^-}]$.

21. 21. Quina relació hi ha entre $K_s$ i la solubilitat $s$ d'una sal tipus $\mathrm{AgCl}$?

    Com que surt un ió de cada tipus, $[\mathrm{Ag^+}] = [\mathrm{Cl^-}] = s$. Llavors $K_s = s^2$ i $s = \sqrt{K_s}$.

22. 22. Com s'expressa el producte de solubilitat en funció de $s$ per a una sal amb dos anions per catió, com el $\mathrm{CaF_2}$?

    $K_s = [\mathrm{Ca^{2+}}][\mathrm{F^-}]^2 = s\,(2s)^2 = 4s^3$, perquè per cada $\mathrm{Ca^{2+}}$ surten dos $\mathrm{F^-}$.

23. 23. Si dues sals tenen la mateixa proporció d'ions, com saps quina és menys soluble?

    La que té el $K_s$ més petit. Compte: $K_s$ és la constant i $s$, la quantitat que es dissol per litre; no són el mateix.

24. 24. Què és l'efecte de l'ió comú?

    Si afegeixes a una dissolució saturada un ió que ja hi és, l'equilibri es desplaça cap al sòlid i la solubilitat baixa. És Le Châtelier: el $K_s$ no canvia.

25. 25. Com calcules la solubilitat d'$\mathrm{AgCl}$ en una dissolució que ja conté $\mathrm{Cl^-}$ a concentració $c$?

    $K_s = s\,(c + s) \approx s\,c$, perquè $s$ és molt petita respecte de $c$. Per tant, $s = K_s/c$, molt menys que en aigua pura.