Equilibrio de disociación del amoniaco

Equilibrio de disociación del amoniaco

Mensaje sin leerpor MaJesus » 03 Feb 2019, 13:00

Buenos días.
Escribo para preguntar una duda, que lo mismo es una tontería pero que a mí y a un compañero nos trae de cabeza.
Estábamos haciendo un ejercicio de equilibrio donde el amoniaco se disocia un 90%. En el enunciado te dan la P=10 atm, la T=673K y la reacción del equilibrio como 2NH3--> N2 + 3H2.
En estas condiciones los moles finales de NH3 en el equilibrio salen negativos. Pero....eso no tiene sentido, ¿no?
Es cierto que cuando planteas la Kc, como el NH3 va al cuadrado se te va el negativo y se pueden calcular las concentraciones bien, pero me surge la duda de si ese negativo se puede quedar así planteado.

Por otra parte, si la reacción en lugar de estar ajustada como 2 moles de NH3 estuviera sobre 1 no tendríamos ese problema del negativo, pero la Kc tiene un valor distinto.
Creo recordar que al multiplicar o dividir la reacción también se veía afectada la Kc.
El caso es que la duda principal es, que para hacer un equilibrio, ¿cuál es la reacción de la que se debe partir? ¿la ajustada sobre un mol de reactivo?, ¿La que te dé el ejercicio?, ¿Da igual?

Algún alma caritativa que nos ilustre, que no tengo ningún compañero cercano al que preguntarle.
Saludos!!
MaJesus
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Re: Equilibrio de disociación del amoniaco

Mensaje sin leerpor sleepylavoisier » 03 Feb 2019, 22:23

Buenas noches MaJesus.
Imposible, no puede darte negativo, algo estás haciendo mal.
¿No estarás planteando en el equilibrio no•(1-2•α)? Si es así, se trata de una equivocación

Si escribimos:
2 NH3 ↔ N2 + 3 H2

Moles iniciales:
2•no ; --- ; ---

Reaccionan de NH3 : 2•no•α

Se forman de nitrógeno: no•α ; y de hidrógeno: 3•no•α

Moles finales en el equilibrio:
2•no-2•no•α = 2•no•(1-α) ; no•α ; 3•no•α

Moles totales en el equilibrio:
n = 2•no•(1-α) + no•α + 3•no•α = 2•no – 2•no•α + no•α + 3•no•α = 2•no + 2•no•α
n = 2•no•(1+α)

que deben cumplir como gases ideales:
P•V = n•R•T
P•V = 2•no•(1+α)•R•T → 2•no = P•V / [ (1+α)•R•T ]

Entonces los moles finales de NH3 en el equilibrio serán:
n NH3 = 2•no•(1-α) = P•V/(R•T) • (1-α)/(1+α)

Que no puede ser negativo nunca ya que P,V,R,T>0 y α<1

Los coeficientes estequiométricos de las reacciones puedes ponerlos a tu gusto, yo tengo la manía de evitar los fraccionarios, pero es algo irrelevante que no te va a influir en el valor de las constantes de equilibrio ni en los moles finales en el equilibrio.

Por ejemplo, si ajustamos a 1 el coeficiente del amoníaco:
NH3 ↔ ½ N2 + 3/2 H2
Iniciales :
no ; --- ; ---
Equilibrio:
no•(1-α) ; (1/2)•no•α ; (3/2)•no•α

Y entonces los moles totales en el equilibrio:
n = n NH3 + n N2 + n H2 = no•(1-α) + (1/2)•no•α + (3/2)•no•α = no – no•α + (4/2)•no•α = no – no•α + 2•no•α = no - no•α
n = no•(1- α)

Con la ecuación de gas ideal:
P•V = no•(1- α)•R•T→ no = P•V / [ (1+α)•R•T ]

Llegando al mismo resultado que antes para los moles finales de amoníaco en el equilibrio:
n NH3 = no•(1-α) = P•V/(R•T) • (1-α)/(1+α) > 0

Por ejemplo, en tu problema, con V = 1 L se obtiene Kc = 1,0 independientemente de cómo ajustes la reacción.

Lo que sí me hace mucha gracia, es la moda de la IUPAC de poner unidades a las constantes Kp o Kc, porque si calculamos Kc con nuestro primer ajuste de la reacción (2 NH3), sus unidades serían mol²•L¯²; mientras que con el segundo ajuste estequiométrico que hemos visto (1 NH3), las unidades serían mol•L¯¹

¿Qué ponemos: mol•L¯¹ o mol²•L¯²?...
Lo dejo en tus manos.

Saludos.
sleepylavoisier
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Re: Equilibrio de disociación del amoniaco

Mensaje sin leerpor MaJesus » 04 Feb 2019, 12:55

Ostia Sleepy! Muchisimas gracias por responder. Desde luego este es al sitio al que debería haber acudido antes porque dais siempre en el clavo.
Y no era más que un problemilla con los coeficientes. Pero se nos pasó a unos pocos!!
El problema es que la primera vez que planteamos el ejercicio no partimos de 2no de amoniaco, sino de no solamente. Y salía negativo.
Luego un compañero me dijo que deberíamos iniciar con 2no pero, le colocábamos también los moles iniciales de productos no y 3no respectivamente y de esta forma ya no era una disociación puramente.
Y por todo esto, cuando lo hacíamos con la reacción dividida entre dos, nos salía otra cosa.

En fin, que muchas gracias.
Lo que me queda por aprender...
MaJesus
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Re: Equilibrio de disociación del amoniaco

Mensaje sin leerpor Jal » 05 Feb 2019, 01:25

Hola MaJesus, Sleepy,
Discrepo ligeramente de la resolución propuesta por Sleepy.
Es matemáticamente correcta, pero es confuso establecer no como 2no.
En su lugar yo os propongo que definamos alfa =2x/no, de esta manera no sigue siendo no.
Por otro lado, respecto a las unidades, aunque asumas v=1l, si cambias el ajuste la Kc cambia, y pasa de ser 1,007 a 1,003.
adjunto resolución.
Saludos
Adjuntos
Problema amoniaco.pdf
(1.1 MiB) 34 veces
Jal
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Re: Equilibrio de disociación del amoniaco

Mensaje sin leerpor sleepylavoisier » 05 Feb 2019, 12:36

Gracias a ti, MaJesus.
MaJesus escribió:
Lo que me queda por aprender...
Pues anda que a mí…

Pero qué cabezón soy y qué manía tengo a la IUPAC…
Completamente de acuerdo con Jal. Di un patinazo de los grandes al escibrir que los coeficientes estequiométricos no afectan a la constante, a lo que no afectan es a los moles finales en el equilibrio.

Comento lo que pasó por mi cabeza para cometer este error supino: al leer a MaJesus, rápidamente pensé que ΔG = - R•T•ln Kp ; entonces si ΔG solo hay una, Kp es única y Kc también lo será. Obviamente esto no es así, porque esa ΔG estaría referida a un mol de amoníaco. El cálculo de Kc=1,0 con sendos ajustes me hizo reafirmarme en mi error y vi una oportunidad de dar en las narices a la IUPAC, jeje. Os pido disculpas compañeros.

Con todos los dígitos de la calcu me da:
Kc = 1,005634886 mol²•L¯²
Kc’ = 1,002813485 mol•L¯¹

Y, efectivamente, se cumple que: (1,002813485 mol•L¯¹)^2 = 1,005634886 mol²•L¯²

También coincido con Jal en cambiar el símbolo “no” de mi razonamiento por otro como “x” pues podría llevarnos a confusión (al poner moles iniciales de NH3 = 2no, parece que estamos diciendo que “los moles iniciales de amoniaco son el doble de los moles iniciales de amoníaco” y en fin…)

Muchísimas gracias Jal, tus aportes y revisiones en el foro me hacen aprender y son un lujo para mí.
Un abrazo compañero.
sleepylavoisier
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Re: Equilibrio de disociación del amoniaco

Mensaje sin leerpor Jal » 06 Feb 2019, 20:55

sleepylavoisier escribió:MaJesus escribió:

Lo que me queda por aprender...
Pues anda que a mí…

Bueno creo que a todos, y precisamente este foro es el sitio ideal para hacerlo gracias a personas como vosotros (suena un poco a pasteleo, pero es la verdad)
Jal
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Re: Equilibrio de disociación del amoniaco

Mensaje sin leerpor MaJesus » 06 Feb 2019, 22:21

Muchas gracias, chicos. En resumen, alfa=(2x/no)
:D :D :D
MaJesus
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Re: Equilibrio de disociación del amoniaco

Mensaje sin leerpor sleepylavoisier » 07 Feb 2019, 13:54

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Re: Equilibrio de disociación del amoniaco

Mensaje sin leerpor Jeda » 12 Feb 2019, 20:08

Buenas tardes compañeros
He hecho los mismos cálculos pero hallando primero Kp y obtengo un valor de 3057,98.A partir de aquí Kc=1,004.Supongo que al final es lo mismo por una vīa u otra.Gracias por compartir
Jeda
 


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