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EQUILIBRIO QUÍMICO

La mayoría de las reacciones químicas no se producen en forma completa. Es decir, cuando los reactivos se mezclan en cantidades estequiométricas, no se transforman completamente en productos. Las reacciones que no se completan del todo y que pueden producirse en ambas direcciones se denominan reacciones reversibles. Una reacción reversible puede representarsede la siguiente forma:
[pic]
donde las letras mayúsculas representan las fórmulas y las minúsculas los coeficientes estequiométricos.
La doble flecha indica que la reacción es reversible y que pueden producirse simultáneamente las reacciones directas (de izquierda a derecha) e inversa (de derecha a izquierda). Cuando A y B reaccionan para formar C y D con la misma velocidad con la que C y Dreaccionan para formar A y B, el sistema está en equilibrio. EL EQUILIBRIO QUÍMICO (gráfico 1) se logra cuando dos reacciones opuestas ocurren simultáneamente con la misma velocidad. Estos equilibrios son dinámicos ya que las moléculas individuales están reaccionando continuamente aunque la composición global de la mezcla de reacción no cambie. En un sistema en equilibrio, este se desplaza hacia laizquierda si hay mas C y D que A y B, y hacia la derecha cuando hay mas A y B que C y D.
[pic]
 
Analicemos la reacción reversible entre el dióxido de azufre para formar trióxido de azufre a 1500 K. Todos los números que aparecen en el siguiente ejemplo han sido determinados experimentalmente.
[pic]
Supongamos que 0,400 moles de [pic]y 0,200 moles de [pic]son colocados en un recipiente cerradode un litro de capacidad. Cuando se alcanza el equilibrio (al tiempo te, según el gráfico 2) se han formado 0,056 moles de [pic]y quedan sin reaccionar 0,344 moles de [pic]y 0,172 moles de [pic]; o lo que es lo mismo, han reaccionado 0,056 moles de [pic]y 0,028 moles de [pic], formando 0,056 moles de [pic].
En este experimento la reacción no es total. La situación se resume a continuación,empleando molaridades en vez de moles, dado que el experimento se realiza en un recipiente de un litro. La reacción neta viene representada por los cambios producidos en las concentraciones. Un signo positivo (+) representa un aumento y uno negativo (-) una disminución.
[pic]
En otro experimento se introdujeron solo 0,400 moles de [pic]en un recipiente cerrado de un litro. En este caso contamos conel mismo número de átomos de azufre y oxígeno que en el experimento anterior. Cuando se alcanza el equilibrio (tiempo te, gráfico 3), hay 0,056 moles de SO3, 0172 moles de [pic]y 0,344 moles de [pic], o sea las mismas cantidades (concentraciones) que en el caso anterior. La reacción neta viene representada por los cambios producidos en las concentraciones. Un signo positivo (+) representa unaumento y uno negativo (-) una disminución.
[pic]
Establecimiento del equilibrio del sistema:
[pic]
[pic]
Establecimiento del equilibrio del sistema:
[pic]
[pic]
Los datos tabulados de ambos experimentos se resumen a continuación:
[pic]
 
 
 
 
 

CONSTANTE DE EQUILIBRIO

Ley de acción de masas: la rapidez con la que un sistema reaccionante se descompone para dar productos se conocecomo velocidad de reacción. Esto es proporcional a las masas activas que reaccionan.
[pic]
Analicemos una reacción reversible que se produce mediante un mecanismo de una sola etapa.
[pic]
La velocidad de la reacción directa es: [pic]mientras que la de la reacción inversa es: [pic]En estas expresiones, kd y ki son respectivamente las constantes específicas de velocidad de las reacciones directa einversa. Por definición, las dos velocidades son idénticas en el equilibrio.
[pic]
Al reordenar la expresión y dividir ambos miembros entre [pic]se obtiene:
[pic]
A cualquier temperatura, [pic]es una constante porque [pic]son constantes. A dicha relación se le conoce con el nombre de constante de equilibrio, o simplemente K, en donde el subíndice se refiere a las concentraciones. En esta...
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