Documento0

EQUILIBRIOS IÓNICOS
Y SUS APLICACIONES
ANALÍTICAS
Manuel Silva
Catedrático de Química Analítica
Universidad de Córdoba

José Barbosa
Catedrático de Química Analítica
Universidad de Barcelona

Departamento de Ingeniería Química
de la Universitad Autónoma de Barcelona

EDITORIAL

SINTESIS

1

INTRODUCCIÓN
AL EQUILIBRIO
QUÍMICO

1.1. Cinética y equilibrio químico
1.2. Interacciones entre solutosiónicos y el
agua: actividad y coeficiente de actividad
1.3. Tipos de equilibrio en Química
Analítica
1.4. Estudio sistemático del equilibrio
químico
Cuestiones
Seminarios: problemas numéricos

18

Equilibrios iónicos y sus aplicaciones analíticas

OBJETIVOS
• Introducir al alumno en los aspectos básicos del equilibrio químico.
• Describir el comportamiento de las sustancias en situaciones reales(no ideales).

• Diferenciar los distintos tipos de equilibrio en Química Analítica.
• Establecer las pautas para abordar el estudio sistemático del equilibrio.

1.1. Cinética y equilibrio químico

El signo negativo en las derivadas correspondientes a las especies A y B se debe a su desaparición a medida que progresa la reacción.
Como se ha indicado, la velocidad de reacción es proporcional a laconcentración de cualquiera de las especies implicadas en la misma,
reflejándose esta dependencia en la correspondiente ecuación de velocidad:

Toda reacción química, sea cual sea su naturaleza, transcurre a una velocidad finita tendente a
alcanzar una posición final de equilibrio, por lo que
se pueden distinguir en la misma dos zonas o regiones: una región cinética (o dinámica) y como taldependiente del tiempo en el que el sistema se
aproxima al equilibrio, y otra región de equilibrio
(o estática) que se origina después de que todos los
procesos del sistema hayan alcanzado el equilibrio.
Ambas regiones están íntimamente relacionadas
y suministran información para la resolución de
variados problemas en Química Analítica.
La región cinética puede caracterizarse por la
velocidad de reacción,que se define como el
número de moles consumidos o formados por
unidad de volumen y unidad de tiempo. Esta
velocidad de reacción depende de la concentración de las especies reaccionantes, de las afinidades químicas de las mismas y de la temperatura, dado que ésta incide positivamente sobre
el número de colisiones entre las especies que
intervienen en la reacción química. Así, por ejemplo, para lareacción irreversible
A+B→C+D

[1.1]

la velocidad de reacción en un tiempo t viene
dada por la derivada de la concentración de cualquiera de las especies implicadas en la reacción
con respecto al tiempo:
d [A]
=
dt
d [B] d [C] d [D]
=−
=
=
dt
dt
dt
Velocidad = −

[1.2]

d [A]
=
dt
d [B]
=−
= k1 [A][B]
dt

Velocidad = −

[1.3]

donde k1 es la constante de velocidad. De manera similar, para lareacción polimolecular
aA+bB→cC+dD

[1.4]

se puede establecer la siguiente ecuación de
velocidad:
1 d [A]
=
a dt
1 d [B]
=−
= k1 [A]a [B]b
b dt

Velocidad = −

[1.5]

en la que, como en la ecuación [1.3], la suma de
los exponentes de las concentraciones implicadas se conoce como orden de reacción global,
mientras que el exponente de cada una de estas
concentraciones recibe el nombre de orden parcialde reacción. Así, la ecuación [1.3] será globalmente de segundo orden, y de primer orden
en cada uno de sus componentes.
Hasta ahora se han considerado reacciones
irreversibles, sin embargo, ésta no es la situación

Capítulo 1: Introducción al equilibrio químico

más real ya que la mayoría de las reacciones de
interés en Química Analítica son reversibles. En
este caso, para la reacción
→ cC+dDaA+bB ←

[1.6]

se pueden definir dos tipos de velocidades de
reacción: velocidad de reacción directa, que responde a la formación de los productos C y D y
que por tanto es proporcional a las concentraciones de las sustancias reaccionantes A y B:
VDirecta = k1 [A]a [B]b

[1.7]

y velocidad de reacción inversa, que origina la formación de los reactivos A y B a partir de los
correspondientes...