Equilibrio Quimico

Equilibrio químico (I)

Reacciones directa / inversa.

Una reacción reversible es aquella reacción que se puede producir en ambos sentidos: de reactivos a productos o viceversa.

La reacción directa es el paso de los reactivos a productos. Cuando más productos haya es más probable que se produzca la reacción inversa, que es una reacción en la que a partir de los productos se obtienen denuevo los reactivos. En una ecuación química la existencia simultánea de reactivos y productos se representa con una doble flecha entre reactivos y productos:

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Normalmente la velocidad de la reacción directa depende de los reactivos y la velocidad de la reacción inversa de los productos. Cuando las velocidades de la reacción directa y de la reacción inversa se igualan, la reacción pareceno mostrar variaciones y se dice que ha alcanzado el equilibrio.

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Un sistema en equilibrio parece que no reacciona, pero como tiene dos reacciones que llevan la misma velocidad, decimos que hay equilibrio dinámico (ya que si hay reacciones aunque no varíen las concentraciones). Además para que haya equilibrio químico, la variación de la energía libre de Gibbs debe ser 0. La velocidad dereacción de la reacción inversa va aumentando y la velocidad de la reacción directa va disminuyendo hasta que se igualan.

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A medida que transcurre el tiempo, las concentraciones de productos aumentan y las de los reactivos disminuyen hasta alcanzar un valor constante, que no tiene porque ser igual para los reactivos y los productos. En ese momento se dice que se ha alcanzado elequilibrio.

Ley del equilibrio químico (o ley de acción de masas)

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[pic] Velocidad de reacción para la reacción directa.

[pic] Velocidad de reacción para la reacción inversa.

Como estamos en un equilibrio químico, las velocidades de las reacciones directa e inversa son iguales:

[pic] (Si dejamos las constantes n un miembro y las concentraciones d sustancias al otro nosqueda que:

[pic] Finalmente sustituimos l primer miembro por Kc (constante de equilibrio) y nos queda que:

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Ponemos el subíndice c porque se trata de una constante referida a las concentraciones.

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Interpretación de los valores de Kc.

Si Kc es de valor alto (tiende a infinito), es porque el numerador es comparativamente mayor que el denominador y por ello hay más productosque reactivos y se puede decir que se trata de un equilibrio desplazado a la derecha.

Si Kc es de valor bajo (tiende a 0), es porque el denominador es comparativamente mayor que el numerador y por ello hay más reactivos productos que productos y se puede decir que se trata de un equilibrio desplazado a la izquierda.

La constante Kc solo varía con la temperatura y sus unidades dependen delos exponentes de las concentraciones; por ello, como varían, no se suelen poner sus unidades.

COCIENTE DE REACCIÓN.

[pic] Q es igual a Kc en el caso de que estemos en condiciones de equilibrio, si las condiciones no son las del equilibrio, Q y Kc no son iguales. En el segundo caso, los sistemas reversibles evolucionan hacia un estado de equilibrio si se dan las condiciones necesarias paraque este equilibrio se produzca. Si Q es mayor que Kc, Q tiene que disminuir y el sistema va hacia la izquierda (y se reduce se aumenta la concentración de reactivos). Si Q es menor que Kc, Q tiene que aumentar y por ello el sistema se desplaza hacia la derecha (aumenta la concentración de productos). Cuando se rompe un estado de equilibrio (porque añadamos o quitemos reactivos o productos), elsistema avanza hasta un nuevo estado de equilibrio; por ejemplo, si añadimos reactivos, Q es menor que Kc y como consecuencia aumenta la cantidad de productos (y disminuye la de reactivos).

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Distintas formas de expresar la constante de equilibrio:

En la reacción: [pic]

La constante de equilibrio se puede representar:

En relación a las concentraciones:

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E relación a...