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EQUILIBRIO

QUÍMICO

ESTAR EN EQUILIBRIO SIGNIFICA estar en un estado de balance.

CONSTANTE DE EQUILIBRIO

CONCEPTO DE EQUILIBRIO

INTERPRETAR Y TRABAJAR CON

LAS CONSTANTES DE EQUILIBRIO

En una mezcla en equilibrio de N2O4 y NO2 las concentraciones de los gases ya no cambian con el paso del tiempo. Como la reacción está en un sistema cerrado, donde los gases no pueden escapar, finalmente se alcanzará el equilibrio.

La ecuación para la

reacción

Reacción directa

Reacción inversa

La descomposición del N2O4 para formar NO2.

La reacción de NO2 para volver a formar N2O4.

En equilibrio, las concentraciones de los reactivos y de los productos no cambian con el tiempo.

En equilibrio, la velocidad a la que se forma el NO2 en la reacción directa es igual a la velocidad de formación del N2O4 en la reacción inversa:

Para que se establezca el equilibrio, ni los reactivos ni los productos pueden salir del sistema.

En equilibrio, una razón específica de los términos de concentración es igual a una constante.

Ley de acción de masas

En 1864, Cato Maximilian Guldberg (1836-1902) y Peter Waage (1833-1900) postularon su ley de acción de masas, la cual expresa, para cualquier reacción, la relación entre las concentraciones de los reactivos y de los productos presentes en el equilibrio.

A, B, D y E son las especies químicas implicadas, y a, b, d y e son sus coeficientes en la ecuación química balanceada. De acuerdo con la ley de acción de masas, la condición de equilibrio está descrita por la expresión

Esta relación se denomina expresión de la constante de equilibrio (o simplemente la ex-

presión de equilibrio) de la reacción. La constante Kc, la constante de equilibrio, es el valor numérico que se obtiene cuando se sustituyen las concentraciones molares de equilibrio en la expresión.

El equilibrio químico se presenta cuando reacciones opuestas ocurren con velocidades iguales: la velocidad a la que se forman los productos a partir de los reactivos es igual a la velocidad a

la que se forman los reactivos a partir de los productos.

Constantes de equilibrio en términos de la presión, Kp

Cuando los reactivos y productos de una reacción química son gases, se puede formular la expresión de la constante de equilibrio en términos de presiones parciales.

Magnitud de las constantes de equilibrio

La magnitud de la constante de equilibrio de una reacción nos da información importante sobre la composición de una mezcla en equilibrio.

Dirección de la ecuación química y K

Relación de la estequiometría de la ecuación química

y las constantes de equilibrio

Una constante de equilibrio muy pequeña indica que la mezcla en equilibrio contiene principalmente reactivos. Entonces decimos que el equilibrio se encuentra a la izquierda y viceversa.

La expresión de la constante de equilibrio para una reacción escrita en una dirección es el recíproco de la expresión para la reacción escrita en la dirección inversa.

Si K>>1 (K muy grande): El equilibrio se encuentra a la derecha; predominan los productos.

Si K<<1 (K muy pequeña): Equilibrio se encuentra a la izquierda; predominan los reactivos.

Hay muchas maneras de escribir una ecuación química balanceada para una reacción dada.

Es importante recordar que cada constante de equilibrio se debe relacionar con una ecuación química balanceada específica. Las concentraciones de las sustancias en la mezcla en equilibrio serán iguales sin importar cómo se escriba la ecuación química, pero el valor de Kc que usted calcule depende completamente de cómo escriba la

reacción.

Como la nueva expresión de la constante de equilibrio es igual a la expresión original al cuadrado, la nueva constante de equilibrio Kc es igual a la constante original elevada al cuadrado: 0.2122 0.0449 (a 100 °C).

EQUILIBRIOS HETEROGÉNEOS

Las sustancias en equilibrio se encuentran en fases distintas,

Equilibrios homogéneos.

Equilibrios implican sustancias que están en la misma fase, usualmente gas o líquido.

Siempre que un sólido o líquido puro esté implicado en un equilibrio heterogéneo, su concentración no se incluye en la expresión de la constante de equilibrio.

CÁLCULO DE LAS CONSTANTES DE EQUILIBRIO

PROCEDIMIENTO

1. Tabule todas las concentraciones conocidas, tanto las iniciales como las de equilibrio.

2. Para aquellas especies cuyas concentraciones inicial y de equilibrio se conozcan, calcule

el cambio en la concentración que ocurre.

3. Recurra a la estequiometría de la reacción para calcular los cambios de concentración para las demás especies.

5. Determine el valor de la constante de equilibrio.

4. Utilice las concentraciones iniciales del paso 1 y los cambios de concentración del paso 3 para calcular las concentraciones de equilibrio no tabuladas en el paso 1.

Si se conoce la concentración de equilibrio de al menos una especie, es posible utilizar la estequiometría de la reacción para deducir las concentraciones de equilibrio de las demás especies.