Química 1º Ingeniería (Parte 2)

TEMA 4
NATURALEZA DEL EQUILIBRIO QUÍMICO
En un sistema químico las sustancias reaccionantes pueden combinarse entre si para
formar los productos de la reacción, pero a su vez, estos productos pueden reaccionar
entre si y regenerar los reactivos. Desde este punto de vista, las reacciones químicas son
procesos reversibles, lo cual se indica mediante una doble flecha situada entre los dosmiembros de la correspondiente ecuación estequiométrica, y que indica que los dos
procesos ocurren a la misma velocidad.
Los sistemas químicos tienden, espontáneamente, hacia el estado de equilibrio; de forma
que si sobre un sistema se ejerce alguna acción externa, una vez que se le abandone el
sistema vuelve a recuperar el equilibrio por si mismo. Las concentraciones de las distintas
especies enequilibrio están en una relación que se llama constante de equilibrio (Kc ) la
cual tiene e un valor constante para cada temperatura independientemente de otros
factores, como la concentración inicial, el volumen de recipiente o la presión.
Para cada sistema gaseoso se puede escribir una expresión para Kc que se deduce a
partir de la ley de equilibrio químico. Para un sistema gaseoso generalde la forma:
aA(g)+bB(g)⇄ C(g)+dD(g)
Siendo A, B, C y D diferentes sustancias, y a, b, c y d los coeficientes de la reacción
ajustada, Kc tendrá la siguiente forma:
Kc= [productos]n/ [reactivos]m
Las concentraciones de los productos están en el numerador y las de los reactivos en el
denominador. Estas concentraciones se expresan en moles/ litro.
La expresión de Kc depende de la forma en quese haya escrito la ecuación química que
describe el sistema en equilibrio. (Ejemplo diapositiva 3)Puesto que estas ecuaciones
describen el mismo sistema químico, dichas constantes deberán estar relacionadas entre
si.
En las reacciones en fase gaseosa en que una o más de las especies que intervienen
están como sólido o líquido, éstas no aparecen en la expresión de Kc. Conociendo el valor
deKc se puede predecir si una reacción se puede llevar a cabo o no. En general, si Kc es
muy grande, la reacción se desplazará hacia la derecha, es decir, cuando el sistema está
en equilibrio lo que habrá principalmente serán productos y quedará muy poca cantidad
de los reactivos iniciales sin reaccionar. Por el contrario, si Kc es muy pequeño,
prácticamente no se producirá la reacción directa,es decir, en el equilibrio casi no habrá
productos y habrá reactivos sin reaccionar. Si Kc tiene un valor intermedio, en el equilibrio
habrá cantidades apreciables de reactivos y productos.
Kc se puede utilizar para calcular la concentración de una sustancia en el equilibrio
conociendo su valor y las concentraciones de las otras sustancias.

KP
Con frecuencia se escriben las ecuaciones deequilibrio para reacciones en fase gaseosa
usando presiones parciales, es decir, la presión que cada gas individual ejercería si
estuviera solo en un recipiente. Así, para la reacción N2O4(g)⇄2NO2(g), Kp= PNO22/PN2O4
Las presiones parciales se expresan en atmósferas. El subíndice p en K nos recuerda que
la constante de equilibrio Kp se define usando presiones parciales.
Kp y Kc estánrelacionadas entre si mediante la siguiente expresión: Kp= Kc(RT)Δng En la
cual Δng es la diferencia en el número de moles gaseosos de productos y reactivos.

FACTORES QUE AFECTAN AL EQUILIBRIO QUÍMICO
Para saber en que dirección se va a desplazar el equilibrio cuando se introduce una
modificación, se utiliza el principio de Le Chatelier, el cual dice: si en un sistema en
equilibrio se introduce unaperturbación, el sistema se desplazará en el sentido en que se
disminuya la perturbación.
- Efecto de la concentración: si se altera el equilibrio añadiendo una especie, ya
sea reactivo o producto, la reacción se desplazará en la dirección en que se
consuma

la especie añadida. Por el contrario, si se retira una especie el

sistema se desplazará en la dirección de formar más especie. La...