Grado 11
  1. Conceptos básicos de química  1.1. Importancia de la Química  1.2. Naturaleza y alcance de la química  1.3. leyes de la combinación química  1.3.1. Ley de conservación de la masa  1.3.2. La ley de las proporciones definidas  1.3.3. Ley de las proporciones múltiples  1.3.4. Ley de los volúmenes de gases  1.3.5. Ley de Avogadro  1.4. La teoría atómica de Dalton  1.5. Concepto de mol y masa molar  1.6. Composición porcentual  1.7. Fórmula empírica y molecular  1.8. Estequiometría y Cálculos Estequiométricos  1.9. Concepto de reactivo limitante
  2. Estructura del átomo  2.1. Descubrimiento del electrón, protón y neutrón  2.2. Modelo Atómico  2.2.1. Modelo de Thomson  2.2.2. El modelo de Rutherford  2.2.3. Modelo de Bohr  2.3. Modelo mecánico cuántico del átomo  2.4. Doble naturaleza de la materia y la radiación  2.5. El principio de incertidumbre de Heisenberg  2.6. Numeros cuánticos  2.7. Orbitales atómicos y sus formas  2.8. Configuración electrónica de los elementos  2.9. Aufbau principle  2.10. El principio de exclusión de Pauli  2.11. Regla de máxima multiplicidad de Hund  2.12. La hipótesis de De Broglie  2.13. Efecto fotoeléctrico
  3. Clasificación de elementos y periodicidad en propiedades  3.1. Desarrollo histórico de la tabla periódica  3.2. Ley Periódica Moderna y Tabla Periódica  3.3. Tendencias periódicas en propiedades  3.3.1. Radio Atómico e Iónico  3.3.2. Entalpía de ionización  3.3.3. Entalpía de ganancia de electrones  3.3.4. Electronegatividad  3.3.5. Valencia  3.3.6. Propiedades Metálicas y No Metálicas  3.3.7. Estados de oxidación  3.4. Propiedades Inusuales de los Primeros Elementos
  4. Enlace Químico y Estructura Molecular  4.1. Enfoque de Kossel-Lewis sobre el enlace químico  4.2. Enlace iónico o electrovalente  4.3. Enlace covalente y sus características  4.4. Parámetros de enlace  4.5. Teoría VSEPR  4.6. Teoría del enlace de valencia  4.7. Hibridación y sus tipos  4.8. Teoría del orbital molecular  4.8.1. Orden de enlace y estabilidad  4.9. Enlace de hidrógeno
  5. Estados de la materia  5.1. Fuerzas intermoleculares  5.2. Leyes de los gases  5.2.1. La ley de Boyle  5.2.2. La ley de Charles  5.2.3. La Ley de Avogadro  5.2.4. La ley de Dalton de las presiones parciales  5.2.5. La ley de difusión de Graham  5.3. Ecuación del Gas Ideal y Aplicaciones  5.4. Gases reales y desviaciones del comportamiento ideal  5.5. Teoría cinética molecular de los gases  5.6. Licuefacción de gases  5.7. Propiedades de los líquidos  5.8. Tensión superficial y viscosidad
  6. Thermodynamics  6.1. Sistema y entorno  6.2. Tipos de sistemas en termodinámica  6.3. Types of procedures  6.4. Primera ley de la termodinámica  6.5. Energía interna y entalpía  6.6. Capacidad calorífica y calor específico  6.7. La ley de Hess de la suma constante de calor  6.8. Entalpía de disociación de enlace  6.9. Entalpía de formación y combustión  6.10. Entalpía de disolución y neutralización  6.11. Espontaneidad y la segunda ley de la termodinámica  6.12. Energía libre de Gibbs y sus aplicaciones
  7. Equilibrio  7.1. El concepto de equilibrio  7.2. Constante de equilibrio y sus aplicaciones  7.3. El principio de Le Chatelier  7.4. Equilibrio iónico en soluciones  7.5. Teoría de Ácidos y Bases  7.5.1. Concepto de Arrhenius  7.5.2. Concepto de Bronsted-Lowry  7.5.3. Concepto de Lewis  7.6. Escala de pH y pOH  7.7. Common ion effect  7.8. Hidrólisis de sales  7.9. Sistemas tampón y su mecanismo de acción  7.10. Equilibrio de solubilidad de sales poco solubles
  8. Reacciones Redox  8.1. Oxidation and reduction concepts  8.2. Número de oxidación y sus aplicaciones  8.3. Reacciones Redox en términos de transferencia de electrones  8.4. Balanceando reacciones redox (métodos de número de oxidación y ion-electrón)  8.5. Tipos de reacciones redox  8.6. Celdas Electroquímicas y Reacciones Redox
  9. Hidrógeno  9.1. Posición del Hidrógeno en la Tabla Periódica  9.2. Isótopos de hidrógeno  9.3. Preparación de Hidrógeno  9.4. Propiedades del Hidrógeno  9.5. Hidruros y su clasificación  9.6. Agua y agua pesada  9.7. El peróxido de hidrógeno y sus propiedades  9.8. Usos del hidrógeno y sus compuestos
  10. Elementos del bloque s (metales alcalinos y alcalinotérreos)  10.1. Elementos del Grupo 1 - Propiedades y Tendencias  10.2. Elementos del Grupo 2 - Propiedades y Tendencias  10.3. Propiedades inusuales del litio y berilio  10.4. Compuestos importantes del sodio y sus usos  10.5. Compuestos importantes de magnesio y calcio
  11. Algunos elementos del bloque p  11.1. Introducción General a los Elementos del Bloque p  11.2. Elementos del Grupo 13  11.2.1. Boro y sus compuestos  11.3. Elementos del Grupo 14  11.3.1. El carbono y sus alótropos  11.3.2. Compuestos Importantes de Carbono y Silicio
  12. Química Orgánica - Algunos Principios y Técnicas Básicas  12.1. Clasificación y Nomenclatura de Compuestos Orgánicos  12.2. Representación estructural de compuestos orgánicos  12.3. Clasificación de reacciones orgánicas  12.4. Efectos Electrónicos en Química Orgánica  12.4.1. Efecto inductivo  12.4.2. Efecto de resonancia  12.4.3. Hiperconjugación  12.5. Mecanismo de reacción y especies intermedias  12.6. Purificación y análisis cualitativo de compuestos orgánicos
  13. Hidrocarburos  13.1. Hidrocarburos  13.1.1. Preparación y Propiedades de los Alquenos  13.2. Alqueno  13.2.1. Preparación y Propiedades de los Alquenos  13.2.2. Reacciones de adición electrofílica  13.3. Alquinos  13.3.1. Preparación y Propiedades de Los Alquinos  13.4. Hidrocarburos aromáticos  13.4.1. Estructura y propiedades del benceno  13.4.2. Reacciones de sustitución electrofílica del benceno
  14. Química Ambiental  14.1. Contaminación Ambiental  14.2. Contaminación atmosférica y el efecto invernadero  14.3. Contaminación del agua y métodos de tratamiento  14.4. Contaminación del suelo y sus efectos  14.5. Residuos industriales y su tratamiento  14.6. Estrategias para el control de la contaminación

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Equilibrio


El equilibrio químico es un concepto fundamental en química que describe el estado de una reacción química reversible donde las tasas de las reacciones directa e inversa son iguales. En esta situación, las concentraciones de reactivos y productos permanecen constantes a lo largo del tiempo. El equilibrio químico es un proceso dinámico, lo que significa que las reacciones continúan ocurriendo, pero no hay un cambio neto en las concentraciones de reactivos y productos.

Naturaleza del equilibrio químico

Consideremos una reacción reversible simple:

A + B ⇌ C + D

En esta ecuación, A y B son reactivos que reaccionan para formar los productos C y D. La doble flecha muestra que la reacción es reversible, lo que significa que C y D también pueden reaccionar para formar los productos A y B.

Al principio, si solo tenemos A y B, la reacción directa domina, convirtiendo A y B en C y D. A medida que aumentan las concentraciones de C y D, la reacción inversa comienza a ocurrir a un ritmo significativo.

En equilibrio, la tasa a la que A y B se convierten en C y D es igual a la tasa a la que C y D se convierten nuevamente en A y B.

Características del equilibrio químico

  • Dinámico por naturaleza: Aunque las concentraciones de reactivos y productos permanecen constantes, las reacciones continúan ocurriendo.
  • Sistema Cerrado: El equilibrio solo puede lograrse en un sistema cerrado donde ninguna sustancia pueda entrar o salir.
  • Concentración constante: Las concentraciones de reactivos y productos permanecen inalteradas a lo largo del tiempo.
  • Sin Cambio Observable: No hay un cambio observable notable ya que las reacciones se equilibran internamente entre sí.

Constante de equilibrio

La constante de equilibrio, denotada como K, es un número que expresa la relación entre las concentraciones de productos y reactivos en equilibrio. Para una reacción general:

aA + bB ⇌ cC + dD

La expresión de la constante de equilibrio se da como:

K = [C]^c [D]^d / [A]^a [B]^b

donde [C], [D], [A] y [B] son las concentraciones de equilibrio de las especies respectivas, y c, d, a y b son sus coeficientes estequiométricos.

Principio de Le Chatelier

El principio de Le Chatelier establece que si un cambio en las condiciones provoca una perturbación en el equilibrio dinámico, el sistema responde desplazando el equilibrio para contrarrestar el cambio. Este principio ayuda a predecir cómo cambios en la concentración, temperatura o presión afectan el equilibrio químico.

Efecto de la concentración

Si se cambia la concentración de cualquier reactivo o producto, el sistema se ajustará para restablecer el equilibrio.

  • Aumentar la concentración del reactivo desplazará el equilibrio hacia el producto.
  • Disminuir la concentración de un reactivo desplazará el equilibrio hacia los reactivos.
Ejemplo: Agregar más A a la reacción A + B ⇌ C + D desplazará el equilibrio hacia la derecha, formando más C y D.

Efecto de la temperatura

El efecto de la temperatura sobre el equilibrio depende de si la reacción es exotérmica o endotérmica.

  • Para reacciones exotérmicas (liberación de calor), un aumento en la temperatura desplaza el equilibrio hacia los reactivos.
  • Para reacciones endotérmicas (absorción de calor), un aumento en la temperatura desplaza el equilibrio hacia los productos.
Ejemplo: En la reacción exotérmica N2 + 3H2 ⇌ 2NH3, aumentar la temperatura desplaza el equilibrio hacia la izquierda.

Efecto de la presión

Los cambios en la presión afectan el equilibrio que involucra gases. Un aumento en la presión desplaza el equilibrio hacia el lado donde hay menos moléculas de gas.

Ejemplo: En la reacción N2 + 3H2 ⇌ 2NH3, aumentar la presión desplaza el equilibrio hacia la derecha porque hay menos moléculas de gas (2) en el lado del producto en comparación con el lado del reactivo (4).

Usos del equilibrio en la vida cotidiana

El equilibrio químico juega un papel esencial en muchos procesos industriales y fenómenos comunes.

Proceso Haber

El proceso Haber es la síntesis industrial de amoníaco a partir de nitrógeno e hidrógeno y está gobernado por los principios del equilibrio. La reacción equilibrada es:

N2(g) + 3H2(g) ⇌ 2NH3(g)

La alta presión y temperaturas moderadas promueven la formación de amoníaco debido a las propiedades de equilibrio de la reacción.

Sistema tampón de dióxido de carbono-bicarbonato

Nuestra sangre mantiene un pH constante gracias al equilibrio de dióxido de carbono-bicarbonato:

CO2(aq) + H2O(l) ⇌ H2CO3(aq) ⇌ H+(aq) + HCO3-(aq)

Este equilibrio ayuda a la sangre a resistir cambios en el pH, lo cual es importante para mantenerse saludable.

Ejemplo visual de equilibrio dinámico

Imagina un contenedor que está dividido por una membrana semipermeable. En un lado, hay tinte azul, y en el otro lado, hay agua. Con el tiempo, el tinte azul se mueve a través de la membrana hacia el agua hasta que ambos lados tengan el mismo color. Aunque las moléculas de tinte continúan moviéndose de un lado a otro a través de la membrana, la distribución general del color permanece constante, indicando equilibrio dinámico.

Importancia de la constante de equilibrio

Las constantes de equilibrio proporcionan una medida del alcance de una reacción. Valores grandes de K indican que, en equilibrio, la reacción favorece la formación de productos. Valores pequeños de K indican que se prefieren los reactivos.

  • K > 1: Los productos son favorables en equilibrio.
  • K < 1: Los reactivos son preferidos en equilibrio.

Por ejemplo, si K = 100, hay más productos que reactivos en equilibrio. Si K = 0.01, hay más reactivos que productos.

Cálculo de ejemplo

Consideremos el equilibrio:

H2(g) + I2(g) ⇌ 2HI(g)

Si en equilibrio, [H2] = 0.1 M, [I2] = 0.1 M, y [HI] = 0.2 M, entonces la constante de equilibrio K se puede calcular de la siguiente manera:

K = [HI]^2 / ([H2][I2]) = (0.2)^2 / (0.1 * 0.1) = 4

Este valor de K sugiere una formación favorable de HI en equilibrio.

Conclusión

El equilibrio químico es un concepto importante que muestra cómo las reacciones químicas alcanzan un estado de equilibrio entre reactivos y productos. Implica una comprensión de la constante de equilibrio, el principio de Le Chatelier y los efectos de varios factores en los sistemas de equilibrio. Reconocer la dinámica y las condiciones que afectan el equilibrio permite a los químicos manipular procesos industriales, desarrollar nuevas tecnologías y comprender sistemas biológicos en un estado equilibrado. Al entender el equilibrio, obtenemos una visión del delicado juego de fuerzas que mantiene la estabilidad en las reacciones químicas tanto naturales como industriales.


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