Equilibrio Químico

QUÍMICA ANALÍTICA - CAPÍTULO 3
EQUILIBRIO QUÍMICO
1.

El Estado de equilibrio
En el lenguaje de la Química la ecuación
aA+bB

→

cC+dD

(1)

significa que a moles de A reaccionan con b moles de B para dar c de C y d de D. La flecha
unidireccional nos está indicando que los productos C y D son incapaces de reaccionar entre sí para
regenerar los reactivos A y B. En estos casos sedice que estamos ante una reacción irreversible.
Pocas reacciones son totalmente irreversibles, y para la mayor parte de ellas se ha
demostrado que la irreversibilidad sólo se presenta en determinadas condiciones. Por ejemplo, si una
mezcla gaseosa de dos moles de hidrógeno y uno de oxígeno se hacen reaccionar a temperatura
ambiente por medio de una chispa eléctrica o por adición de un metalnoble (como Pt ó Pd), la
reacción
2 H 2 + O2

→

2 H2 O

(T ambiente)

ocurre en condiciones irreversibles: ambos gases se transforman cuantitativamente en agua y no
quedan trazas detectables de H2 ó de O2. Pero si la misma reacción se lleva a cabo a T > 1500°C se
encontrará que cantidades apreciables de vapor de agua se descomponen para regenerar H2 y O2. O
sea que a alta temperaturaocurre tanto la reacción directa como la inversa, y esto se simboliza con
una doble flecha:
2 H 2 + O2

⎯
⎯→
←
⎯⎯

2 H2 O

(T >1500°C)

En estos casos se dice que estamos ante una reacción reversible. Notar que para una
reacción reversible será imposible transformar totalmente una mezcla estequiométrica de reactivos en
productos: en la mezcla final siempre habrá presente algo dereactivos.
Para la reacción reversible
aA+bB

⎯
⎯→
←
⎯⎯

cC+dD

(2)

a medida que la reacción progresa la concentración de los reactivos A y B irá decreciendo, a la vez irá
creciendo la concentración de productos C y D. La dependencia de la velocidad de una reacción
respecto de la concentración de reactivos puede llegar a ser muy compleja, pero de todos modos la
velocidad siempredisminuye cuando la concentración disminuye. Para la reacción simbolizada en la
ecuación (2) a medida que transcurra el tiempo la velocidad de la reacción directa irá disminuyendo, a
la vez que irá creciendo la velocidad de la reacción inversa. Llegará un momento en que la velocidad
con que desaparecen A y B por la reacción directa se igualará a la velocidad con que se regeneran
por la reaccióninversa entre C y D. Llegado a este punto ambas reacciones seguirán ocurriendo a
igual velocidad y como consecuencia la composición de la mezcla de reacción será invariante en el
tiempo. Se ha alcanzado un estado de equilibrio dinámico en el cual todas las propiedades
macroscópicas del sistema se mantienen constantes a pesar de que la reacción sigue aconteciendo
en ambos sentidos.
Las propiedadesde un sistema en equilibrio dinámico son independientes de la
velocidad con que se alcanzó dicho equilibrio. Mientras que las propiedades de los sistemas en
equilibrio son estudiadas por los métodos de la Termodinámica, la velocidad de las reacciones
químicas son el objetivo de la Cinética Química. La Termodinámica permite predecir si una reacción
es factible y predecir la composición de lamezcla de reacción una vez alcanzado el equilibrio, pero es
incapaz de predecir la velocidad de las reacciones, y muchas reacciones termodinámicamente
factibles evolucionan tan lentamente hacia el equilibrio que las propiedades del sistema son
prácticamente invariables en el tiempo. Toda la maquinaria teórica elaborada por la Termodinámica
sólo es válida en condiciones de equilibrio. ¿Cómopuede entonces hacerse para decidir si un sistema
con propiedades constantes está realmente en equilibrio o si se está acercando muy lentamente a
él?.

Química Analítica – Capítulo 3

El criterio es que si la reacción realmente alcanzó el equilibrio se debe alcanzar
mezclas de igual composición con independencia de hacer reaccionar reactivos o productos. Esto se
verá mejor considerando el...