AVANCE DE REACCIÓN I. Energía libre y grado de avance de

I.
AVANCE DE REACCIÓN
Energía libre y grado de avance de reacción ( >).
A.
dG = :A dnA + :B dnB + :C dnC + :D dnD
donde de dni se determina por relaciones estequiométricas.
B.
A
(nA = nA ° - >)
dnA = - d>
1.
2.
º
B
(nB = nB ° + >)
dnB = + d>
dG = :A dnA + :B dnB
Sustituyendo (4) en (5)
dG = - :A d> + :B d> = (:B - :A) d>
(2)
(3)
(4)
(5)
(6)
3.
II.
(1)
(6a)
C.
espontáneo
(7)
D.
no-espontáneo
(8)
E.
equilibrio
(9)
Reacción General:
A.
<A A + <B B + ... º <Q Q + <R R + ...
B.
<A A + <B B º <Q Q + <R R
C.
D.
(10)
(11)
nQ = nQ ° + < Q >
n A = n A° - < A>
nR = nR ° + < R >
nB = nB ° - < B >
Cambio infinitesimal:
dnQ = <Q d>
dnR = <R d>
© 1997 - 200 0 I. Nieves Martínez
dnA = - <A d>
dnB = - <B d>
(12)
(13)
Página - 1 -
E.
F.
AVANCE DE REACCIÓN
Reacción química en la mezcla:
1.
dG = :A dnA + :B dnB + :Q dnQ + :R dnR
(14)
Sustituyendo las ecuaciones (12) y (13) en (14):
1.
dG = - <A :A d> - <B :B d> + <Q :Q d> + <R :R d>
2.
(dG)T,P = [(<Q :Q + <R :R ) - (<A :A + <B :B )] d>
(15)
(16)
G.
Si dn solo depende de la reacción química entonces G = f(>)
H.
El G ó el : tienden a un mínimo en equilibrio.
(17)
(18)
(19)
I.
Gases Ideales:
A.
B.
(20)
Sustituyendo (20) en (17):
(21)
C.
Rearreglando (21)
(22)
D.
Definiendo:
(23)
E.
Entonces la ecuación (21) se puede reescribir:
(24)
© 1997 - 200 0 I. Nieves Martínez
Página - 2 -
1.
F.
AVANCE DE REACCIÓN
Relación general para gases ideales. El signo de )G depende del ln
QP. Si QP < 1, ln Q P < 0, y Pproductos < Preactivos , po r lo tanto )G < 0 y
la reacción es espontánea en esa dirección.
Equilibrio:
(25)
1.
Definiendo:
(26)
2.
Sustituyendo (26) en (25) y re arreglando (25)
(27)
(28)
3.
KP(T) es función de los coeficientes estequiométricos, por lo tanto la
reacción debe estar balanceada.
Ejemplo:
(29)
)Gm°
N2 + 3 H2 º 2 NH3
(30)
()Gm°/2)
(1/2) N2 + (3/2) H2 º NH3
(31)
(32)
2 NH3
º
N2 + 3 H2
- )Gm°
(33)
(34)
© 1997 - 200 0 I. Nieves Martínez
Página - 3 -
AVANCE DE REACCIÓN
(35)
4.
Fracciones molares:
a.
b.
(36)
Ley de Dalton:
(37)y(38)
(39)
c.
5.
© 1997 - 200 0 I. Nieves Martínez
KP(T) y Kx(P) si )< … 0
(40)
(41)
Gases Reales:
a.
(42)
b.
(43)
Página - 4 -