Equilibrio quimico

EQUILIBRIO QUÍMICO

El equilibrio químico es un estado de un sistema reaccionante en el que no se observan cambios a medida que transcurre el tiempo, a pesar de que siguen reaccionando entre sí las sustancias presentes.
En la mayoría de las reacciones químicas, los reactivos no se consumen totalmente para obtener los productos deseados, sino que, por el contrario, llega un momento en el queparece que la reacción ha concluido. Podemos comprobar, analizando los productos formados y los reactivos consumidos, que la concentración de todos permanece constante.
Una reacción en equilibrio es un proceso dinámico en el que continuamente los reactivos se están convirtiendo en productos y los productos se convierten en reactivos; cuando lo hacen a la misma velocidad nos da la sensación de quela reacción se ha paralizado.
Esto, en términos de velocidad, se puede expresar según consta en la Figura 5.1. Así pues, si
Tenemos una reacción:

vd= velocidad de formación de los productos (velocidad directa)
vi= velocidad de descomposición de los productos (velocidad inversa)

Cuando ambas velocidades se igualan, se considera que el sistema está en equilibrio.
Se puede deducir que elsistema evolucionará cinéticamente, en uno u otro sentido, con el fin de adaptarse a las condiciones energéticas más favorables. Cuando estas se consigan, diremos que se ha alcanzado el equilibrio, esto es, ΔG= 0
En un sistema en equilibrio se dice que el mismo se encuentra desplazado hacia la derecha si hay más cantidad de productos (C y D) presentes en el mismo que de reactivos (A y B), y seencontrará desplazado hacia la izquierda cuando ocurra lo contrario.

CONTANSTE DE EQUILIBRIO
Tras la interrogante de si existe o no una relación entre ellas que permanezca constante, siempre y cuando la temperatura no varíe. Fue así como Guldberg y Waage, en 1864, encontraron, de una forma absolutamente experimental, la ley que relacionaba las concentraciones de los reactivos y productos en elequilibrio con una magnitud, que se denominó constante de equilibrio.
Así pues, si tenemos un equilibrio de la forma:
kd
aA+ bB cC+ dD
ki
La velocidad de la reacción directa o hacia la derecha, si es un proceso elemental, será:V d=K d[A]a [B]b

Mientras que para la reacción inversa será:
V i=K i[C]c [D]d
En las expresiones anteriores, K d y K i son las constantes de velocidad específicas para ambas reacciones, derecha e izquierda respectivamente. Como, por definición, ambas velocidades son igualesen el equilibrio v d=vi, se cumple que:
K d [A]a [B]b=K I [C]c [D]d

Pasando ambas constantes al mismo lado, y las concentraciones al otro:

K d = [C][D]
K i [A][B]

Como a la temperatura a la que se ha realizado el proceso Kd y Ki son constantes, se puede escribir que:

K d = K cK i

y por tanto:
Kc= [C]c [D] d
[A]a [B]b

Esta constante, Kc, es la que se denomina «constante de equilibrio».
Ahora se puede comprender por qué K es siempre constante, independientemente de las concentraciones de las sustancias reaccionantes en el equilibrio. Siempre es igual a Kd/Ki , el cociente de dos cantidades que en sí mismasson constantes a una temperatura dada. Como las constantes de velocidad dependen de la temperatura, se deduce que la constante de equilibrio debe variar también con la temperatura.

La magnitud Kc nos informa sobre la proporción entre reactivos y productos en el equilibrio químico, así:
• Cuando Kc > 1, en el equilibrio resultante la mayoría de los reactivos se han convertido en productos....