Equilibrio Quimico

Equilibrio químico

Es el estado en el que las actividades químicas o las concentraciones de los reactivos y los productos no tienen ningún cambio neto en el tiempo. Normalmente, este sería el estado que se produce cuando una reacción reversible evoluciona hacia adelante en la misma proporción que su reacción inversa. La velocidad de reacción de las reacciones directa e inversa por lo general no son cero, pero, si ambas son iguales, no hay cambios netos en cualquiera de las concentraciones de los reactivos o productos. Este proceso se denomina equilibrio dinámico.

Características del estado de equilibrio

• Las velocidades de reacción son iguales tanto de reactivos como de productos.

• No hay cambios apreciables en las concentraciones.

• La constante no cambia su valor, solo si cambia la temperatura o presión.

• Si se introduce alguno de los iones o moléculas en la reacción, el equilibrio se desplaza en sentido contrario para contrarrestar el efecto producido por la introducción del mismo.

• El estado de equilibrio se caracteriza porque sus propiedades macroscópicas no varían con el tiempo.

• La temperatura es la variable fundamental que controla el equilibrio.

• La Kc corresponde al equilibrio expresado de una forma determinada, de manera que si se varía el sentido del mismo, o su ajuste estequiométrico, cambia también el valor de la nueva constante.

Las constantes de equilibrio en función de las concentraciones

Todas las constantes de equilibrio dependen solo de la temperatura y son independientes a las concentraciones de productos o reactivos.

Ej: Sean Vd e Vi las velovidades de reacción directa e inversa, siendo Vd = Vi por tratarse de una reacción en estado de equilibrio, se obtiene Kc, la c indica que se da en función de la concentración.

Las constantes de estabilidad, constantes de formación, constantes de enlace, constantes de asociación y disociación son todos tipos de constantes de equilibrio.

Constante de estabilidad: es una constante para la formación de un complejo en la solución de equilibrio. Es una medida de la fuerza de la interacción entre los reactivos que se unen para formar el complejo.

Constantes de formación: Es cada tipo de interacción lleva a la formación de un compuesto estequiométrico complejo o asociado que puede ser caracterizada como una interacción donor-aceptor, representando D al donor y A al aceptor. Dependiendo del tipo específico de interacción, se puede diferenciar entre aceptores y donores de protones o bien entre donores y aceptores de electrones.

Constante de disociación: escomo la relación matemática que se establece a partir de las concentraciones de los compuestos químicos que se forman en una reacción de disociación al alcanzar su punto de equilibrio.

El principio de la ley de le Chatelier

Cuando en una reacción química en equilibrio se modifica la presión, la temperatura o la concentración de alguna de las especies reaccionantes, la reacción evoluciona en uno u otro sentido hasta alcanzar un nuevo estado de equilibrio. Modificando alguno de estos factores se puede aumentar o disminuir el rendimiento de la reacción.

La influencia de estos factores se puede predecir cualitativamente por el Principio de Le Chatelier. "Si en un sistema en equilibrio se modifica alguno de los factores que influyen en el mismo, el sistema evoluciona en el sentido en el que se contrarreste dicha modificación"

Factores que modifican el estado de equilibrio:

Concentraciones:

Cuando la concentración de una de las sustancias en un sistema en equilibrio se cambia, el equilibrio varía de tal forma que pueda compensar este cambio.

Por ejemplo, si se aumenta la concentración de uno de los reaccionantes, el equilibrio se desplaza hacia la derecha o hacia el lado de los productos.

Si se agrega más reactivos (como agregar agua en el lado izquierdo del tubo) la reacción se desplazará hacia la derecha hasta que se restablezca el equilibrio.

Si se remueven los productos (como quitar agua del lado derecho del tubo) La reacción se desplazará hacia la derecha hasta que se restablezca el equilibrio.

Presión: Si se aumenta la presión de un sistema en equilibrio, el equilibrio se desplazará de forma que disminuya el volumen lo máximo posible, es decir, en el sentido que alivie la presión. Como ejemplo, considérese el efecto de triplicar la presión en el siguiente equilibrio:

Al existir dos volúmenes de gas del lado de los productos, implica que hay una mayor cantidad de moléculas de NO2 y al aumentar la presión se favorece un mayor número de colisiones entre moléculas en el lado de los productos, por lo que el equilibrio se desplaza hacia la izquierda.

Como conclusión a este experimento, observe la siguiente película en donde se confina NO2(g) en una jeringa y se puede observar el cambio de color entre este gas y el N2O4(g) formado.

Temperatura: La variación de equilibrio causada por un cambio de temperatura dependerá de si la reacción tal como está escrita es exotérmica, o endotérmica.

Reacciones Exotérmicas

Si la reacción es exotérmica se puede considerar al calor como

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