EQUILIBRIO QUIMICO
Enviado por SUNCLOUD • 18 de Febrero de 2013 • 2.185 Palabras (9 Páginas) • 501 Visitas
EQUILIBRIO QUIMICO
Una reacción reversible es aquella en que los productos de la reacción interactúan entre sí y
forman nuevamente los reaccionantes. En la siguiente representación de una reacción
reversible
aA + bB ↔ cC + Dd
los reaccionantes A y B se transforman en los productos C y D, y estos a su vez reaccionan
entre sí y forman nuevamente A y B. La primera de las reacciones se considera como la
reacción directa o a la derecha y la segunda es la reacción inversa o a la izquierda. Las
letras minúsculas a, b, c, d, son los coeficientes de la reacción balanceada.
El equilibrio químico es el estado alcanzado en una reacción reversible en que la velocidad
de la reacción a la derecha, rD, es igual a la velocidad de la reacción a la izquierda, rI, es
decir que
rD = rI
En los procesos químicos celulares ocurren tanto reacciones irreversibles como reversibles.
Las reacciones irreversibles son importantes en la determinación de la dirección de los
procesos. Las reacciones reversibles en un proceso metabólico permiten su fácil inversión,
además de las grandes variaciones de flujo que se ocasionan con pequeños cambios en las
concentraciones de sustratos o productos. Algunas rutas metabólicas deben funcionar en
direcciones opuestas según la ocasión. Por ejemplo, en ciertas ocasiones el hígado
transforma glucosa en piruvato (glucólisis), pero en otras convierte piruvato en glucosa
(gluconeogénesis).
Constante de equilibrio de una reacción química
El estado de equilibrio de una reacción química, a una temperatura dada, se define en
Equilibrio Químico
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términos de la composición de la mezcla en equilibrio mediante la denominada Constante
de Equilibrio. La expresión matemática para la constante de equilibrio, Ke, de la reacción
química anterior, en función de las concentraciones en el estado de equilibrio, es:
[ ] [ ]
[ ] [ ]
c d
D e e
a b
I e e
Ke K C D
K A B
= =
siendo KD y KI las constantes de velocidad de reacción a la derecha y a la izquierda,
respectivamente y el subíndice "e" indica las correspondientes concentraciones en el estado de
equilibrio químico.
La constante de equilibrio expresa una relación que debe existir entre las concentraciones
de los componentes de una reacción química cuando esta se encuentre en equilibrio.
Además, es una relación entre las constantes específicas de velocidad de reacción directa e
inversa
Para la reacción de síntesis del amoníaco a partir de nitrógeno e hidrógeno, la expresión
para la constante de equilibrio es
N2(g) + 3H2(g) ↔ 2NH3(g)
2
3
3
2 2
[ ( )]
[ ( )][ ]
e
e e
Ke NH g
N g H
=
Para la reacción de descomposición del ácido carbónico en bióxido de carbono y agua, la
expresión matemática para la constante de equilibrio químico es
H2CO3(l) ↔ CO2(g) + H2O(l)
2 2
2 3
[ ( )] [ ( )]
[ ()]
e e
e
Ke CO g H O l
H CO l
=
Equilibrio Químico
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Para la reacción de esterificación entre el ácido acético, AA, y el alcohol etílico, AE, para
producir acetato de etilo, ACE, y agua, la expresión matemática para la constante de
equilibrio es
AA + AE ↔ ACE + A
[ ][ ]
[ ][ ]
e e
e e
Ke ACE A
AA AE
=
Concepto y representación gráfica del equilibrio de una reacción química
En un principio las concentraciones de los reaccionantes, A y B, están en su máximo
mientras que las concentraciones de los productos, C y D, están en cero. En el momento de
mezclar los reaccionantes, la reacción directa se inicia a la máxima velocidad y disminuye
gradualmente, mientras que la reacción inversa se inicia a velocidad cero y aumenta
gradualmente a medida que aumentan las concentraciones de C y D. Después de un cierto
tiempo las velocidades de las dos reacciones se igualan y se establece un equilibrio
dinámico entre ellas puesto que no hay cambio neto en las concentraciones de
reaccionantes y productos. Una representación gráfica de la variación de las velocidades de
reacción directa e inversa con el transcurso del tiempo se muestra en La Figura 1.
EQUILIBRIO QUIMICO
Velocidad de la
reacción inversa
Velocidad de la
reacción directa
TIEMPO
VELOCIDAD DE REACCION
Figura 1. Representación gráfica del equilibrio químico
Equilibrio Químico
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Principio de Le Chatelier y factores que influyen en el equilibrio de una reacción
química
El Principio de Le Chatelier establece que "Cuando un sistema está en equilibrio químico,
el cambio de cualquiera de los factores que influyen en él, hará que se desplace el
equilibrio de manera que se disminuya el efecto del cambio"
Los factores que influyen en el estado de equilibrio de una reacción química son la
concentración, la temperatura y la presión. Es conveniente mencionar que la presencia de
un catalizador no afecta de ninguna manera el estado final de equilibrio, ellos solo afectan
la velocidad con que se alcanza el equilibrio.
Influencia del cambio de concentración en el estado de equilibrio de una reacción
Si en el estado de equilibrio se añade una cierta cantidad de uno de los reaccionantes, se
produce un aumento de la velocidad de la reacción directa, es decir, se altera el equilibrio
provocándose un aumento en la concentración de los productos y, por lo tanto, un aumento
en la velocidad de reacción inversa lo que hace que se alcance nuevamente el equilibrio.
Análisis similares, sobre el aumento en la concentración de los productos o la disminución
de cualquiera de los componentes de la reacción, nos explicarán un rompimiento del estado
de equilibrio pero una evolución de la misma reacción para alcanzar nuevamente dicho
estado
Influencia del cambio de temperatura en el estado de equilibrio de una reacción
Si la reacción directa de una reacción reversible es endotérmica, un aumento de temperatura
causará un desplazamiento del equilibrio en dicho sentido con la formación consiguiente de
mas
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