Equilibrio Quimico

BLOQUE I

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EQUILIBRIO QUÍMICO

Todos los procesos químicos evolucionan desde los reactivos hasta la formación de productos a una velocidad que
cada vez es menor, ya que a medida que transcurren, hay
menos cantidad de reactivos. Por otro lado, según van apareciendo moléculas de los productos, estas pueden reaccionar entre sí y dar lugar nuevamente a reactivos, y lo
hacen a una velocidadmayor, porque cada vez hay más.

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El proceso continúa hasta que la velocidad de formación
de los productos es igual a la velocidad de descomposición de estos para formar nuevamente los reactivos. Es
decir, se llega a la formación de un estado dinámico en
el que las concentraciones de todas las especies reaccionantes (reactivos y productos) permanecen constantes.
Eseestado se conoce como «equilibrio químico».

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EQUILIBRIO QUÍMICO

Reacción: H2 1 I2

j 5.1 Introducción

2 HI

Velocidad

El equilibrio químico es un estado de un sistema reaccionante en el que no se observan
cambios a medida que transcurre el tiempo, a pesar de que siguen reaccionando entre sí las
sustancias presentes.

H2 y I2

Formación (Vd)Equilibrio Vd = Vi
HI

Descomposición Vi

t

te
te = tiempo para alcanzar el equilibrio

Fig. 5.1. Velocidades de formación
y descomposición del HI.

En la mayoría de las reacciones químicas, los reactivos no se consumen totalmente para obtener los productos deseados, sino que, por el contrario, llega un momento en el que parece
que la reacción ha concluido. Podemos comprobar,analizando los productos formados y los
reactivos consumidos, que la concentración de todos permanece constante.
¿Significa esto que realmente la reacción se ha parado? Evidentemente no; una reacción en
equilibrio es un proceso dinámico en el que continuamente los reactivos se están convirtiendo
en productos y los productos se convierten en reactivos; cuando lo hacen a la misma velocidad
nos da lasensación de que la reacción se ha paralizado.

Zona de equilibrio

Es decir, el equilibrio químico se establece cuando existen dos reacciones
opuestas que tienen lugar simultáneamente a la misma velocidad.

Concentraciones
[A]
[B]

[A] [ B ]
[C] [D]

[C]
[B]

te

(a)

(a)

Esto, en términos de velocidad, se puede expresar según consta en la Figura 5.1. Así pues, si
tenemosuna reacción:
vd
aA + bB ⎯⎯→ cC + dD
←⎯⎯
vi

Tiempo

vd = velocidad de formación de los productos (velocidad directa)
vi = velocidad de descomposición de los productos (velocidad inversa)

Concentraciones

Cuando ambas velocidades se igualan, se considera que el sistema está en equilibrio.

[C] [D]

Se puede deducir que el sistema evolucionará cinéticamente, en uno u otro sentido,con el fin
de adaptarse a las condiciones energéticas más favorables. Cuando estas se consigan, diremos
que se ha alcanzado el equilibrio, esto es, ΔG = 0 (ver el Apartado 5.9 de esta Unidad).

(b)
(b)
[A] [ B ]
te

Tiempo

Fig. 5.2. Representación de un sistema
en equilibrio cuando predominan los
reactivos (a) o los productos (b).

Supongamos que inicialmente partimos de 0,4 molesde SO2 y 0,2 moles de O2
en un recipiente de 1 litro
de capacidad. Al cabo del
tiempo vemos que se establece el equilibrio y se comprueba que se han formado
0,06 moles de SO3 y quedan
sin reaccionar 0,34 moles
de SO2 y 0,17 moles de O2
[ver Figura 5.3.a].

En un sistema en equilibrio se dice que el mismo se encuentra desplazado hacia la derecha
si hay más cantidad de productos (C y D)presentes en el mismo que de reactivos (A y B), y
se encontrará desplazado hacia la izquierda cuando ocurra lo contrario. Se podrían tener, por
tanto, las dos situaciones representadas en la Figura 5.2.
Consideremos la reacción de obtención del trióxido de azufre a partir de azufre y oxígeno
a 1 000 °C según:
2 SO2 (g) + O2 (g) → 2 SO3 (g)
←

Concentración
0,4

a)

a

[SO2] = 0,34 M...