Equilibrio químico

Equilibrio químico.
En un proceso químico, el equilibrio químico es el estado en el que las actividades químicas o las concentraciones de los reactivos y los productos no tienen ningún cambio neto en el tiempo. Normalmente, este sería el estado que se produce cuando una reacción química evoluciona hacia adelante en la misma proporción que su reacción inversa. La velocidad de reacción de lasreacciones directa e inversa por lo general no son cero, pero, si ambas son iguales, no hay cambios netos en cualquiera de las concentraciones de los reactivos o productos. Este proceso se denomina equilibrio dinámico.

La constante de equilibrio.
En una reacción química en general:

la constante de equilibrio puede ser definida como

donde {A} es la actividad (cantidad adimensional) de lasustancia química A y así sucesivamente. Es solo una convención el poner las actividades de los productos como numerador y de los reactivos como denominadores.
Para el equilibrio en los gases, la actividad de un componente gaseoso es el producto de los componentes de la presión parcial y del coeficiente de fugacidad.
Para el equilibrio en una solución, la actividad es el producto de laconcentración y el coeficiente de actividad. Es una practica común el determinar las constantes de equilibrio en un medio de fuerzas iónicas altas. Bajo esas circunstancias, el cociente de los coeficientes de actividad son constantes efectivamente y la constante de equilibrio es tomada para ser un cociente de concentración.

Todas las constantes de equilibrio dependen de la temperatura y la presión (o elvolumen).
El conocimiento de las constantes de equilibrio es esencial para el entendimiento de muchos procesos naturales como la transportación de oxígeno por la hemoglobina en la sangre o la homeostasis ácido-base en el cuerpo humano.

Principio de Le Chatelier.
El principio de Le Châtelier, postulado por Henri-Louis Le Châtelier (1850-1936), químico industrial francés, establece que:
Si unsistema químico que en principio esté en equilibrio experimenta un cambio en la concentración, en la temperatura, en el volumen o en la presión parcial, variará para contrarrestar ese cambio.
Este principio es equivalente al principio de conservación de la energía.

Factores que afectan el equilibrio.
Concentración
Si varía la concentración de un sistema que en principio esté en equilibrioquímico, en ese sistema variarán también las concentraciones de sus componentes de manera que se contrarrestre la primera variación. Con respecto a su representación mediante una ecuación estequiométrica, diremos que el equilibrio se desplazará a un lado o al otro de esa ecuación (en dirección a un miembro o al otro).
Por ejemplo, si aumenta la concentración de yoduro de hidrógeno en la reacciónrepresentada así:
H2 + I2 ←→ 2 HI
ocurrirá que habrá más yoduro de hidrógeno que se transforme en moléculas de hidrógeno y de yodo que lo contrario, y, según esa representación, diremos que esa reacción se desplazará a la izquierda.

Cambio de temperatura
Si aumenta la temperatura en un sistema que en principio esté en equilibrio, ese sistema se reorganizará de manera que se absorba el exceso decalor; y, en la representación estequiométrica, diremos también que la reacción se desplazará en un sentido o en el otro.
Hay dos tipos de variación con la temperatura:

• Reacción exotérmica: aquella reacción que libera o desprende calor.
Por ejemplo:
aA + bB ←→ cC + dD + Calor
En este caso se puede apreciar que si aumenta la temperatura habrá un desplazamiento del equilibrio hacia losreactivos (←); y, si disminuye la temperatura, habrá un desplazamiento hacia los productos (→).

• Reacción endotérmica: aquella que absorbe calor.
Por ejemplo:
aA + bB + Calor ←→ cC + dD
En este otro caso, se aprecia que la disminución de temperatura afecta a los reactivos, de manera que se produce un desplazamiento del equilibrio hacia éstos (←). En cambio, si aumenta la temperatura, el...