FACTORES QUE INFLUYEN EN EL EQUILIBRIO


PRÁCTICAS n° 8 , 9
termodinámica y equilibrio químico
INTRODUCCIÓN
En una reacción química, cuando los reactivos se mezclan en un recipiente de reacción (y con calefacción, si es necesario), la totalidad de los reactivos no se convierten en los productos. Después de un tiempo (que puede ser inferior a millonésimas de un segundo o mayor que la edad del universo), las reacciones opuestas,pueden alcanzar iguales velocidades de reacción, creando un equilibrio dinámico en el que la relación entre los reactivos y productos será fija. Esto se llama equilibrio químico.
La relación entre la energía de Gibbs y la constante de equilibrio se puede hallar considerando potenciales químicos.6 A temperatura y presión constantes, la energía función G, energía libre de Gibbs de la reacción, sólodepende de la extensión de la reacción: ξ y sólo puede disminuir de acuerdo con la segunda ley de la termodinámica. Esto significa que la derivada de G con ξ debe ser negativo si ocurre la reacción, en el equilibrio de la derivada es igual a cero.
EQUILIBRIO QUÍMICO
Es una reacción que nunca llega a completarse, pues se produce simultáneamente en ambos sentidos (los reactivos forman productos, ya su vez, éstos forman de nuevo reactivos). Es decir, se trata de un equilibrio dinámico.
Cuando las concentraciones de cada una de las sustancias que intervienen (reactivos o productos) se estabiliza, es decir, se gastan a la misma velocidad que se forman, se llega al EQUILIBRIO QUÍMICO.

LEY DE ACCIÓN DE MASAS. CONSTANTE DE EQUILIBRIO (KC)
Para una reacción cualquiera  (a A + b B + .... Á cC + d D + ...)  se define la constante de equilibrio (KC) de la siguiente manera:

Siendo las concentraciones medidas en el equilibrio (no confundir con las concentraciones iniciales de reactivos y productos).
Se denomina constante de equilibrio, porque se observa que dicho valor es constante (dentro un mismo equilibrio) si se parte de cualquier concentración inicial de reactivo o producto.En la reacción anterior: H2(g)+ I2(g) Á 2 HI (g)

El valor de KC, dada su expresión, depende  de cómo se ajuste la reacción. Es decir, si la reacción anterior la hubiéramos ajustado como: ½ H2(g) + ½ I2(g) Á HI (g), la constante valdría la raíz cuadrada de la anterior.
La constante KC cambia con la temperatura.
¡ATENCIÓN!: Sólo se incluyen las especies gaseosas y/o en disolución. Las especiesen estado sólido o líquido tienen concentración constante, y por tanto, se integran en la constante de equilibrio.
CONSTANTE DE EQUILIBRIO (KP). RELACIÓN CON KC.
En las reacciones en que intervengan gases es mas sencillo medir presiones parciales que concentraciones. Así en una reacción tipo: a A + b B Á c C + d D, se observa la constancia de  Kp viene definida por:

En la reacción: 2 SO2(g) +O2(g) Á 2 SO3(g)

De la ecuación general de los gases: se obtiene:


Vemos, pues, que KP puede depender de la temperatura siempre que haya un cambio en el nº de moles de gases

donde Dn = incremento en nº de moles de gases (nproductos – nreactivos)

Ejemplo:
Calcular la constante Kp a 1000 K en la reacción de formación del amoniaco vista anteriormente. (KC = 1,996 ·10–2 M–2)
N2(g)  +  3H2(g) Á 2 NH3(g)
Dn = nproductos – nreactivos = 2 – (1 + 3) = –2
KP = Kc x (RT)Dn =1,996 x 102 mol2·l2 (0,082 atmxl x·mol1xK1 x1000 K)2

COCIENTE DE REACCIÓN (Q)
En una reacción cualquiera:  a A + b B Á c C + d D se llama cociente de reacción a:

Tiene la misma fórmula que la KC pero a diferencia de ésta, las concentraciones no tienen porqué ser las del equilibrio.
· Si Q =Kc entonces el sistema está en equilibrio.
· Si Q < Kc el sistema evolucionará hacia la derecha, es decir, aumentarán las concentraciones de los productos y disminuirán las de los reactivos hasta que Q se iguale con KC.
·  Si Q > Kc el sistema evolucionará hacia la izquierda, es decir, aumentarán las concentraciones de los reactivos y disminuirán las de los productos hasta que Q se iguale con KC....