Equilibrio químico en sistemas ideales

Equilibrio material
1. Significa que en cada fase de un sistema cerrado, el número de moles de cada sustancia presente no varía a lo largo del tiempo
  1. Equilibrio de fases
    1. No hay transferencia de materia de una fase a otra
  2. Equilibrio químico (de reacción)
    1. No hay cambios de composición debido a reacciones químicas
  3. Para facilitar la discusión del equilibrio material se introducen dos funciones de estado
    1. Función de Helmholtz
      1. A=U-TS
        Sistema cerrado en equilibrio, T y V cosntantes A=0
    2. Función de Gibbs
      1. G=H-TS
        Sistema cerrado en equilibrio, T y P cosntantes A=0
        ∆ G < 0 La reacción es espontánea
        Espontanea a todas las T
        ∆ H < 0 ; ∆ S > 0
        Espontanea a T altas
        ∆ H > 0 ; ∆ S > 0
        Espontanea a T bajas
        ∆ H < 0 ; ∆ S < 0
        ∆ G > 0 La reacción no es espontánea
        ∆ H > 0 ; ∆ S < 0
        ∆ G = 0 La reacción está en equilibrio
ENTROPÍA Y EQUILIBRIO
1. Considerando un sisteme aislado que:
  1. No está en equilibrio material.
    1. Procesos irreversibles que aumentan la entropía
  2. Está en equilibrio material.
    1. Entroía alcanza su valor máximo
2. Considerando un sistema cerrado (sistema NO aislado)
  1. Tomamos el sistema más el entorno, con el que interacciona, como un sistema aislado
    1. La condición para el equilibrio material en el sistema es la entropía total del sistema más la de su entorno
      1. S sistema + S entorno es máxima
3. El equilibrio químico se estudia generalmente bajo uno de dos tipos de condiciones:
  1. Reacciones en las que intervienen gases
    1. Los productos químicos se introducen en un recipiente de V constante, permitiendo que el sistema alcance el equilibrio a V y T constantes en un baño a T cte
  2. Reacciones en disoluciones líquidas
    1. El sistema se mantiene a P atmosférica, y se alcanza el equilibrio a T y P constante
  3. Para encontrar criterios de equilibrio en estas condiciones, consideramos:
    1. Un sistema (cerrado) que esta en equilibrio térmico y mecánico, pero no en equilibrio material
      1. dS sist > dq sist /T ó dS > dq irrev /T
      2. Cuando el sistema ha alcanzado el equilibrio material, cualquier proceso infinitesimal es un cambio de un sistema en equilibrio a uno infinitesimalmente próximo al equilibrio, y por tanto es un proceso reversible . Así en el equilibrio material se tiene
        dS≥dq /T
        El signo de igualdad se cumple cuando el sistema esta en equilibrio material
        Para una reacción química irreversible o un cambio de fase irreversible, dS es mayor que dq /T , debido al desorden adicional creado en el sistema por el cambio material irreversible
        En términos de energía interna
        du ≤ TdS + dw
        El signo igual corresponde a un sistema en el equilibrio material
        El signo menor indica que el sistema cerrado sufrirá una transformación espontanea

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