Termodinamica - Cengel 7th - espanhol

826
EQUILIBRIO QUÍMICO Y DE FASE
Suponiendo un comportamiento de gas ideal para todos los componentes, la
relación de la constante de equilibrio (Ec. 16-15) se convierte en
K P
n
N CO2
CO2
n
N CO
CO N O2
n O2
a P n CO2 n CO n O2
b
N total
Al sustituir, se obtiene
16.461
Al despejar x se obtiene
1>2
x
13 x212.5 x>22 a 5
1>2 13.5 x>2 b
Entonces,
x 2.754
y 3 x 0.246
z 2.5
Por lo tanto, el equilibrio de la composición de la mezcla a 2 600 K y 5 atm es
Comentario Note que los gases inertes no afectan el valor de K P o la relación
K P de la reacción, aunque sí afectan la composición de equilibrio.
x
2
1.123
2.754CO 2 0.246CO 1.123O 2 8N 2
16-4 ■ EQUILIBRIO QUÍMICO PARA REACCIONES
SIMULTÁNEAS
Las mezclas reactivas que se han considerado hasta el momento involucran
una reacción solamente, y una relación de K P para dicha reacción era suficiente
para determinar la composición de equilibrio de la mezcla. No obstante,
la mayor parte de las reacciones químicas, en la práctica, involucran dos o
más reacciones que se llevan a cabo simultáneamente, lo cual hace más difícil
su tratamiento. En dichos casos, se vuelve necesario aplicar el criterio de equilibrio
a todas las reacciones posibles que puedan ocurrir en la cámara de reacción.
Cuando una especie química aparece en más de una reacción, la aplicación del
criterio de equilibrio junto con el balance de masa para cada especie química,
resulta en un sistema de ecuaciones simultáneas a partir del cual se puede
determinar la composición de equilibrio.
Se demostró con anterioridad que un sistema reactivo a una temperatura y
presión especificadas alcanza el equilibrio térmico cuando su función de Gibbs
tenga un valor mínimo, esto es, (dG) T,P 0. Esto es válido sin tomar en cuenta
el número de reacciones que puedan estar ocurriendo. Cuando están involucradas
dos o más reacciones, esta condición se satisface solamente cuando (dG) T,P
0 para cada reacción. Suponiendo un comportamiento de gas ideal, el K P de
cada reacción puede determinarse a partir de la ecuación 16-15, en la que N total
es el número total de moles presentes en la mezcla en equilibrio.
La determinación de la composición de equilibrio de una mezcla reactiva
demanda que se tengan tantas ecuaciones como incógnitas, donde las incógnitas
son el número de moles de cada especie química presente en el equilibrio
de la mezcla. El balance de masa de cada elemento involucrado genera una
ecuación. El resto de las ecuaciones deberán provenir de las relaciones de K P
escritas para cada reacción. Por lo tanto, se concluye que el número de rela-