Informe de Práctica de Laboratorio. Química General

Determinación de la constante para un sistema homogéneo

Daniel Quintero Martínez, Romario Palacio.

Fecha de presentación    05/12/2016

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Resumen

El presente artículo tiene como finalidad dar a conocer al lector la determinación de la constante de equilibrio para un sistema químico (reacción), por tanto lo primero que necesitamos comprender es el término de “reacción química”. Los elementos que hacen parte de un proceso químico se denominan: “Reactivos”, “Productos”, “Catalizadores”, “Reacción”, Donde se denomina reactivo a la sustancia que se tiene en un principio, se denomina producto a la sustancia a la cual se va a llegar, se denomina reacción al proceso que va permitir que lo anterior se dé y, en algunos casos, puede usarse un catalizador que es simplemente una sustancia adicional la cual acelera dicho proceso llevando los reactivos a productos de manera más veloz.  

Por tanto podría decirse que una reacción química es el proceso que hay cuando determinada sustancia denominada reactivo por medio de reacciones químicas se transforma en uno o más productos. 
Sabiendo lo anterior ahora diremos que lo normal es que una reacción química se de en un solo sentido, es decir, que los reactivos lleguen a productos sin pasos intermedios, pero realmente la mayoría de las reacciones químicas son reversibles por lo cual será posible llegar desde productos a reactivos.

Pero, ¿Cómo puede ser posible lo dicho anteriormente? Sabemos que, cuando un reactivo se convierte en producto cambia su composición física y muy seguramente su composición química, por lo que podría decirse que sería una locura que luego de haber hecho dicha transformación se pueda volver al punto de partida. Lo anterior podría explicarse de una manera sencilla haciendo uso de una de las famosísimas leyes de Albert Einstein la cual plantea: “La energía no se crea ni se destruye, se Transforma”. Hacemos énfasis en la palabra “transforma” para explicar lo siguiente. A pesar de que los reactivos han cambiado su composición al llegar a productos realmente tanto su materia como su energía no han desaparecido, solo han sido transformadas por lo cual podríamos decir que los reactivos siguen presentes en los productos solo que en otro estado o inertes.

Conociendo todo lo anterior diremos que, la constante de equilibrio para un sistema puede ser calculada de la siguiente manera: A🡪🡨B donde A tiene una concentración (a) y B tiene una concentración (b) y su relación constante es la siguiente: Kc= (b)/(a) Donde “Kc” hace referencia a la constante de equilibrio.
 

Palabras Clave:
Constante de equilibrio: La constante de equilibrio (K) se expresa como la relación entre las concentraciones molares (mol/l) de reactivos y productos. Su valor en una reacción química depende de la temperatura
Reactivo: En química se denomina reactivo toda sustancia que interactúa con otra en una reacción química y que da lugar a otras sustancias.  
Producto: En química un producto es el conjunto de sustancias que se obtienen al poner a reaccionar los reactivos.
Proceso químico: Es el proceso que hay cuando determinada sustancia denominada reactivo por medio de reacciones químicas se transforma en uno o más producto. 
Catalizador: Se denomina a una sustancia que presente a un proceso químico interviene en él sin transformarlo siendo capaz de provocar aceleración o retardo en la velocidad de la reacción.

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 Introducción
Escritura de la constante de equilibrio.
Para plantear la expresión para la constante de equilibrio Kc debemos comenzar por lo más básico, esto encierra un conjunto bastante grande de temas relacionados con la química como lo es la “Estequiometria”, “unidades de concentración”, entre otros. Factores sumamente importantes para poder encontrar la constante de equilibrio.

La expresión de la constante y saberla escribir es de lo más básico pero igualmente lo más necesario para este tema. Así que en este momento, se dará una pequeña introducción al tema de equilibrio.

El concepto de equilibrio químico viene del hecho de que las reacciones químicas tienen la posibilidad de ser reversibles. Lo que normalmente se conoce es:
A(g)🡪B(g) Un reactivo que se convierte en producto.
Sin embargo hay una particularidad que tienen la mayoría de las reacciones y es que pueden ser procesos reversibles dando cabida a la siguiente ecuación química:  
A(g)🡪B(g)  y B(g)🡪A(g) Ambas reacciones pueden darse y además de eso hacen parte de una misma ecuación.
Tenemos que tener en cuenta también que estamos trabajando con sistemas homogéneos por lo cual tanto reactivos como productos van a estar en un mismo estado, en este caso gaseoso.  

Tenemos dos tipos de equilibrios. Existe el equilibrio físico y el equilibrio químico. Por una parte, tenemos que el equilibrio físico se da cuando podemos evidenciar cambios de estado como por ejemplo el agua líquida que se evapora y se convierte en vapor de agua (Fig. No 1)
Estos procesos son reversibles intercalándose de diferentes formas al variar en si la temperatura que los afecta llevándolos a diferentes estados, sin embargo el tema que nos concierne tratar es el de cambios químicos a los que vamos a llamar equilibrios químicos.

[pic 2]

Cuando hablamos de equilibrio químico no nos vamos a referir al equilibrio que se da por ejemplo en una balanza (Fig. No 2)
Como sabemos se dice que una balanza está en equilibrio cuando los pesos colocados en ambos lados de esta, están en igual proporción o son iguales, lo cual lleva a que dicho instrumento en el equilibrio se quede estático. [pic 3][pic 4]

Sin embargo como estamos en química los que nos van a importar son los equilibrios químicos, los cuales son muy diferentes al que vimos anteriormente en la balanza, ya que no hablamos de un equilibrio estático sino un equilibrio dinámico, esto quiere decir que en estas relaciones químicas va llegar un momento en el que a pesar de que no podamos evidenciar más cambios en la reacción, en realidad no llega a un punto estático.

¿Pero por qué llamamos estado de equilibrio entonces a algo que no llego a un punto constante? La respuesta es sorprendente, resulta que aunque no podamos evidenciar más cambios como por ejemplo cambios de color, cambios de ph, cambios de densidad, entre otros, el sistema parece estar en total equilibrio y estático pero a nivel molecular realmente es diferente. Aunque aparentemente no hay más cambios resulta ser que a nivel molecular las sustancias siguen reaccionando solo que, de manera casi fantástica los reactivos se convierten en productos a la misma velocidad en la que los productos se convierten en reactivos.

Esto quiere decir, que aunque llegamos a un punto de equilibrio la reacción está muy lejos de quedarse quieta, por el contrario sus movimientos son coordinados e iguales tanto para productos como para reactivos.

Por lo cual podemos decir que en equilibrio químico lo llamamos “Equilibrio” porque sus velocidades de creación y de desaparición son las mismas, creando un equilibrio dinámico. (Fig. No 3)

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