En esta lección
- Video de la lección (próximamente)
- Apuntes de la lección
- Ejemplos resueltos
- Ideas clave
- Alineación con AP
Llévatelo
- Diapositivas de la lección (en inglés) (PDF)
- Hoja de práctica (próximamente)
Pregunta esencial
¿Cómo cambia K cuando cambiamos la ecuación?
Los químicos suelen escribir la misma reacción de distintas maneras: al revés, con coeficientes más grandes o más pequeños, o como la suma de varios pasos. Esta lección da tres reglas para encontrar la nueva K sin hacer un experimento nuevo.
El video de la lección llegará pronto. Mientras tanto, lee la lección de abajo.
Regla 1: Inversión de la reacción
- Invierte una reacción → toma el recíproco: Knueva = 1/K.
- ¿Por qué? Para A ⇌ B, K = [B]/[A]. Para B ⇌ A, K = [A]/[B]. La fracción simplemente se voltea.
- Ejemplo: K = 4.0 en el sentido directo, así que K = 1/4.0 = 0.25 en el sentido inverso. Si un sentido favorece los productos, el otro favorece los reactivos.
Regla 2: Multiplicación de los coeficientes
- Multiplica todos los coeficientes por n → eleva K a la n: Knueva = Kn.
- Al duplicar A ⇌ B se obtiene 2A ⇌ 2B, y K = [B]2/[A]2 = (4.0)2 = 16.
- Las fracciones también funcionan. Si divides todos los coeficientes entre dos, n = ½, así que saca la raíz cuadrada de K.
Regla 3: Suma de reacciones
- Suma reacciones → multiplica los valores de K: Ktotal = K1 × K2.
- B es un producto en el paso 1 y un reactivo en el paso 2, así que se cancela y queda A ⇌ C.
- K = 2.0 × 3.0 = 6.0. Las reacciones se suman, pero los valores de K se multiplican.
Resumen de las reglas
| Cambio en la ecuación | Nueva K |
|---|---|
| Invertirla | 1/K |
| Multiplicar los coeficientes por n | Kn |
| Sumar dos reacciones | K1 × K2 |
- Q tiene la misma forma que K, así que estas reglas también sirven para Q.
- En los problemas más difíciles, cambia las ecuaciones dadas un paso a la vez hasta que sumen la reacción que quieres.
Ejemplos resueltos
Primero intenta resolver cada problema por tu cuenta y luego abre la solución para revisar tu trabajo.
Ejemplo 1: Inversión de una reacción
Para N2(g) + 3H2(g) ⇌ 2NH3(g), K = 6.00 × 10−2. Encuentra K para 2NH3(g) ⇌ N2(g) + 3H2(g).
Mostrar la solución
- Compara las ecuaciones: el NH3 ahora está a la izquierda y los coeficientes no cambiaron, así que la reacción se invirtió.
- Elige la regla: Knueva = 1/K
- Sustituye: Knueva = 1 / (6.00 × 10−2) = 1 / 0.0600 = 16.67
- Respuesta: Knueva = 16.7 Revisa: la K directa era menor que 1, así que la K inversa debe ser mayor que 1. Y lo es.
Ejemplo 2: Cambio de coeficientes
Para 2SO2(g) + O2(g) ⇌ 2SO3(g), K = 2.50 × 102. Encuentra K para SO2(g) + ½O2(g) ⇌ SO3(g).
Mostrar la solución
- Compara los coeficientes: 2 → 1, 1 → ½, 2 → 1. Todos los coeficientes se multiplicaron por ½. La dirección no cambió.
- Elige la regla: Knueva = K½ = √K
- Sustituye: Knueva = √250 = 15.81
- Respuesta: Knueva = 15.8
Ejemplo 3: Suma de reacciones
Datos:
(1) N2(g) + O2(g) ⇌ 2NO(g), K1 = 2.0 × 10−25
(2) 2NO(g) + O2(g) ⇌ 2NO2(g), K2 = 6.4 × 109
Encuentra K para N2(g) + 2O2(g) ⇌ 2NO2(g).
Mostrar la solución
- Compara cada reacción con la reacción buscada: el N2 es un reactivo en (1) y en la reacción buscada. El NO2 es un producto en (2) y en la reacción buscada. Los coeficientes ya coinciden, así que no hay que invertir ni multiplicar.
- Suma: N2 + 2O2 + 2NO ⇌ 2NO + 2NO2
- Cancela: el 2NO aparece en los dos lados, y queda N2 + 2O2 ⇌ 2NO2, que coincide con la reacción buscada.
- Multiplica los valores de K: K = K1 × K2 = (2.0 × 10−25)(6.4 × 109)
- Calcula: 2.0 × 6.4 = 12.8, y −25 + 9 = −16, así que K = 12.8 × 10−16 = 1.28 × 10−15.
- Respuesta: K = 1.3 × 10−15 (dos cifras significativas)
Ejemplo 4: Uso de dos reglas
Todas las especies son acuosas. Datos:
(1) HF ⇌ H+ + F−, K1 = 6.8 × 10−4
(2) H2C2O4 ⇌ 2H+ + C2O42−, K2 = 3.8 × 10−6
Encuentra K para 2HF + C2O42− ⇌ 2F− + H2C2O4.
Mostrar la solución
- Ajusta la reacción 1: la reacción buscada necesita 2HF, así que multiplica por 2: 2HF ⇌ 2H+ + 2F−, K = K12.
- Ajusta la reacción 2: la reacción buscada tiene H2C2O4 a la derecha, así que invértela: 2H+ + C2O42− ⇌ H2C2O4, K = 1/K2.
- Suma y cancela: el 2H+ es un producto en la primera y un reactivo en la segunda, así que se cancela. Lo que queda coincide con la reacción buscada.
- Combina los valores de K: K = K12 × (1/K2) = (6.8 × 10−4)2 / (3.8 × 10−6)
- Eleva K1 al cuadrado: 6.82 = 46.24 y (10−4)2 = 10−8, así que 4.624 × 10−7.
- Divide: 4.624 × 10−7 / 3.8 × 10−6 = 0.1217
- Respuesta: K = 0.12 (dos cifras significativas)
Práctica
La hoja de práctica llegará pronto.
Diapositivas de la lección
Ideas clave
- Si inviertes una reacción: Knueva = 1/K.
- Si multiplicas los coeficientes por n: Knueva = Kn.
- Si sumas reacciones: multiplica los valores de K.
- Estas reglas también sirven para Q.
De vuelta a la pregunta esencial: cuando cambiamos la ecuación, K cambia de maneras predecibles con estas tres reglas. A continuación, el Tema 7.7 Cálculo de concentraciones en el equilibrio, donde usamos K para predecir qué hay en un matraz en el equilibrio.
Alineación con AP
Esta lección cubre el Tema 7.6, Propiedades de la constante de equilibrio, de la Unidad 7 (Equilibrio) de la Descripción del curso y del examen (CED, por sus siglas en inglés) de AP Chemistry del College Board. Objetivo de aprendizaje:
- 7.6.A: Representar un proceso de varios pasos con una expresión de equilibrio global, usando las expresiones de K de cada reacción individual.
Conocimiento esencial: 7.6.A.1, 7.6.A.2, 7.6.A.3, 7.6.A.4
Habilidad sugerida: 5.A Rutinas matemáticas. Identificar las cantidades necesarias para resolver un problema a partir de la información dada (por ejemplo, texto, expresiones matemáticas, gráficas o tablas).