Equilibrio Quimico

equilibrio químico
Contenidos
1.-          Concepto de equilibrio químico.
1.1.       Características. Aspecto dinámico de las reacciones químicas.
2.-          Ley de acción de masas. La constante de equilibrio KC.
3.-          Grado de disociación “a”.
3.1.       Relación KC con el grado de disociación.
4.-          KP. Relación con KC .
4.1.       Magnitud de las constantes deequilibrio.
5.-          Cociente de reacción.
6.-          Modificaciones del equilibrio.
6.1.       Concentración en reactivos y productos.
6.2.       Efecto de los cambios de presión, volumen y temperatura.
6.3.       Principio de Le Chatelier.
6.4.       Importancia en procesos industriales.
7.-          Equilibrios heterogéneos. Producto de solubilidad.








¿Qué es unequilibrio químico?
Es una reacción que nunca llega a completarse, pues se produce simultáneamente en ambos sentidos (los reactivos forman productos, y a 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 seforman, se llega al EQUILIBRIO QUÍMICO.


ley de acción de masas. Constante de equilibrio (Kc)
Para una reacción cualquiera  (a A + b B + .... Á c C + 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 raízcuadrada de la anterior.
La constante KC cambia con la temperatura.
¡ATENCIÓN!: Sólo se incluyen las especies gaseosas y/o en disolución. Las especies en estado sólido o líquido tienen concentración constante, y por tanto, se integran en la constante de equilibrio.
Ejemplo:
Tengamos el equilibrio: 2 SO2(g) + O2(g) Á 2 SO3(g). Se hacen cinco experimentos en los que se introducen diferentesconcentraciones iniciales de ambos reactivos (SO2 y O2). Se produce la reacción y una vez alcanzado el equilibrio se miden las concentraciones tanto de reactivos como de productos observándose los siguientes datos:
 
Concentr. iniciales (mol/l)
Concentr. equilibrio (mol/l)
 
 
[SO2]
[O2]
[SO3]
[SO2]
[O2]
[SO3]
Kc
Exp 1
0,200
0,200
—
0,030
0,115
0,170
279,2
Exp 2
0,150
0,400
—
0,0140,332
0,135
280,1
Exp 3
—
—
0,200
0,053
0,026
0,143
280,0
Exp 4
—
—
0,700
0,132
0,066
0,568
280,5
Exp 5
0,150
0,400
0,250
0,037
0,343
0,363
280,6
Kc se obtiene aplicando la expresión:

y como se ve es prácticamente constante.
Ejercicio A:
Escribir las expresiones de KC para los siguientes equilibrios químicos: a) N2O4(g) Á 2 NO2(g); b) 2 NO(g) + Cl2(g) Á 2NOCl(g); c) CaCO3(s) Á CaO(s) + CO2(g); d) 2 NaHCO3(s) Á Na2CO3(s) + H2O(g) + CO2(g). Ö




Significado del valor de Kc

Ejemplo:
En un recipiente de 10 litros se introduce una mezcla de 4 moles de N2(g) y 12 moles de H2(g); a) escribir la reacción de equilibrio; b) si establecido éste se observa que hay 0,92 moles de NH3(g), determinar las concentraciones de N2 e H2 en el equilibrio y laconstante Kc.
a) Equilibrio:                N2(g)          +          3 H2(g)         Á       2 NH3(g)
b) Moles inic.:               4                               12                               0
    Moles equil.     4 – 0,46 = 3,54     12 – 1,38 = 10,62                0,92
    conc. eq(mol/l)        0,354                         1,062                         0,092

Ejercicio B:
En un...