Equilibrio Quimico

Balances y efecto de la fuerza iónica

Balance de masa y de carga

Cada vez que nos enfrentamos a un problema químico, nos interesará tener una idea de lo que sucede en el interior del sistema a nivel microscópico. Dada la imposibilidad de disponer de un instrumento que nos permita "mirar" todas las especies presentes, podemos acudir a nuestro razonamiento (y conocimientos básicos) paraconstruir esa descripción.

Independientemente del grado de complejidad que presente el sistema, por ejemplo cuando existen múltiples equilibrios simultáneos actuando al mismo tiempo, es posible simplificar los planteos matemáticos si se tienen en cuenta dos balances que son imposibles de romper (por suerte!):

Balance de masa
nos dice que en todo el sistema la masa debe conservarse, en otraspalabras, si se tiene un compuesto químico en un sistema donde no estaba inicialmente presente (agregando una cucharada de sal a un vaso de agua, por ejemplo) no importa en cuantas reacciones participe posteriormente, lo importante es que cuando se alcance el estado de equilibrio, la suma de todas las formas en que se encuentre ese compuesto tiene que ser idéntica a la cantidad inicial incorporada alsistema.
Balance de carga
otra consideración útil para la resolución de problemas químicos es tener en cuenta que en la naturaleza (¿en el universo?) la materia es eléctricamente neutra, por lo tanto dentro de nuestro sistema en estudio se tiene que cumplir este principio. Es decir que independientemente del tipo y cantidad de especies cargadas que tengamos, se tendrá la misma cantidad de cargaspositivas que negativas.
Fuerza iónica y constante de equilibrio

La fuerza iónica de una solución puede influir notablemente en los equilibrios químicos que se encuentren presentes. Específicamente la constante de equilibrio puede tomar diferentes valores según la fuerza iónica del medio.

Esto se comprende si se considera un equilibrio dado, por ejemplo de solubilidad, de una sal en aguapura. Para este ejemplo BaSO4.


(VÁZQUEZ, 2010c). Equilibrio químico de agua pura
El estado de equilibrio en este caso contemplará que se alcance un determinado valor de las concentraciones de las especies solubles, y para que se forme el precipitado solo se requiere de la unión de los iones correspondientes.

¿Qué sucedería si en lugar de tener agua pura, agregáramos una sal "inerte", esdecir que no participe en el equilibrio directamente, por ejemplo podría ser KNO3.


(VÁZQUEZ, 2010c). Equilibrio químico con sal inerte
Cada ion se encontrará rodeado de una "nube" de iones de signo contrario y por lo tanto se dificultará la interacción con el otro ión con quien forma el sólido. Esta interacción implica que existe en realidad una "concentración efectiva" de iones diferente a lasituación ideal del agua pura. Esta concentración efectiva, es la actividad de la especie y está relacionada con la concentración por una constante llamada "coeficiente de actividad", γ


Así como en agua pura se escribe la constante como , en presencia de una sal inerte debería escribirse, , es decir .

Normalmente se trabaja en condiciones donde el coeficiente de actividad es cercano oigual a uno, sin embargo en otras condiciones es necesario considerar un valor diferente, o lo que es lo mismo, considerar que no se puede aproximar concentración como actividad.

El coeficiente de actividad está relacionado con la fuerza iónica del medio. Distintas teorías ofrecen ecuaciones para obtener el valor de γ. Una de ellas es la ecuación de Debye-Huckel


Donde zi es la carga delión, αi es el diámetro efectivo del ión hidratado, μ es la fuerza iónica del medio y 0,51 y 3,3 son constantes.



(subir )


Fundamentos del equilibrio químico

En casi la totalidad de los métodos de análisis químico se trabajan con distintos tipos de equilibrios químicos, por lo que constituye la pieza clave para la comprensión de todas estas técnicas. Más aún, nos animamos a decir...