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UQUIMICA DEL EQUILIBRIO
Reacciones Reversibles Y Química Del Equilibrio
En 1798 el químico Claude Berthollet (1748 – 1822) acompaño una expedición militar francesa a Egipto. Mientras visitaba los lagos Natron, una serie de lagos de agua salada excavados en la piedra caliza, Berthollet hizo una observación que contribuyo a un descubrimiento importante. Al analizar el agua de estos lagos elinvestigador encontró niveles importantes de sal común, NaCl, y ceniza de sosa, Na2CO3, lo que resulto sorprendente. ¿Por qué sorprendió a Berthollet este resultado y como contribuyo a un descubrimiento importante? La respuesta a esta pregunta constituye un ejemplo de razonamiento químico que ayuda a inducir el tema del “Equilibrio”.
La relación entre el Na2CO3 y el CaCl2 llega hasta el final paraformar NaCl y un precipitado de CaCO3
Na2CO3 + CaCl2 2NaCl + CaCO3
Sabiendo eso Berthollet pensaba que en presencia de CaCO3 no podían coexistir grandes cantidades de NaCl y Na2CO3. Como la reacción llega hasta el final, la adición de una gran cantidad de CaCl2 a una disolución de Na2CO3 debe producir NaCl y CaCO3, sin que quede Na2CO3 sin reaccionar. De hecho, este es el resultadoobservado en los laboratorios. Sin embargo, en los lagos Natron coexistían NaCl y Na2CO3, lo que indicaba que la reacción no había llegado hasta el final, contradiciendo la experiencia del químico. El descubrimiento importante de Berthollet fue reconocer que la química que tenía lugar en los lagos Natron era inversa de la que se producía en el laboratorio.
CaCO3 + 2NaCl Na2CO3 +CaCl2
Usando este descubrimiento, Berthollet dedujo que la reacción es reversible y que las cantidades relativas de reactantes y productos determinan la dirección en la que se produce la reacción y la composición final del conjunto de reacciones. Expresamos la capacidad de una reacción para desplazarse en ambos direcciones utilizando una flecha doble al escribirla.
CaCO3 + 2NaClNa2CO3 + CaCl2
El Concepto De Equilibrio Y La Constante De Equilibrio
Pocas reacciones químicas proceden en una sola dirección. La mayoría son reversibles al menos en cierto grado. Al inicio de un proceso reversible, la reacción procede hacia la formación de productos. Tan pronto como se forman algunas moléculas de productos, comienza el proceso inverso: estas moléculas reaccionan y formanmoléculas de reactivos. El equilibrio químico se alcanza cuando las velocidades de las reacciones directa e inversa se igualan y las concentraciones netas de reactivos y productos permanecen constantes.
El equilibrio químico es un proceso dinámico. Se puede comparar al movimiento de los esquiadores en un centro de esquí repleto de personas, donde el número de personas que suben a la montaña porel teleférico es igual número de esquiadores que bajan deslizándose. Aunque hay un acarreo constante de esquiadores, la cantidad de personas que sube a la cima y la que desciende no cambia.
Cabe señalar que en el equilibrio químico participan distintas sustancias como reactivos y productos. El equilibrio entre dos fases de la misma sustancia se denomina equilibrio físico porque los cambios quesuceden son proceso físico. La evaporación del agua en un recipiente cerrado a una temperatura determinada es un ejemplo de equilibrios físico. En este caso, el número de moléculas de agua que dejan la fase liquida y vuelve a ella es el mismo:
H2O (l) H2O(g)
Aunque el estudio del equilibrio físico da información útil, como la presión de vapor de equilibrio se tiene especial interés porlos procesos químicos en equilibrio; por ejemplo la reacción de reversible entre el dióxido de nitrógeno (NO2) y el tetra óxido de dinitrógeno (N2O4) el avance de esta reacción
N2O4 (g) 2NO2(g)
Puede seguirse con facilidad ya que el N2O4 es un gas incoloro, mientras que el NO2 tiene un color café oscuro que a veces es visible en el aire contaminado. Suponga que se inyecta el...