Equilibrio Quimico

EQUILIBRIO QUÍMICO


En la mayoría de las reacciones químicas la transformación de los reactivos en productos no es completa, sino que al cabo de cierto tiempo se llega a un estado de equilibrio en el que coexisten determinadas cantidades de reactivos junto con otras de productos.

1.- NATURALEZA DEL EQUILIBRIO QUÍMICO

Muchos procesos químicos son reversibles, es decir, los productosresultantes de una reacción pueden, en parte, combinarse entre sí, a medida que se van formando, y originar las sustancias de partida, hasta que se alcanza un estado de equilibrio.
En este estado de equilibrio las velocidades de reacción directa e inversa son iguales guardando las concentraciones de los reactivos y productos una determinada relación fija.
Este estado de equilibrio es dinámico, los procesosmicroscópicos continúan (las moléculas siguen reaccionando en los dos sentidos) pero las propiedades macroscópicas permanecen constantes.

El estado de equilibrio sólo puede existir en un sistema cerrrado, que es el que permite el contacto mutuo entre todas las sustancias que intervienen en la reacción.

2.- LEY DEL EQUILIBRIO QUÍMICO

Cuando una reacción química llega al equilibrio, el cocienteentre el producto de las concentraciones de los productos y de los reactivos, todas ellas elevadas a sus respectivos coeficientes estequiométricos, es una cantidad constante.

Ejemplo: para la reacción de formación del yoduro de hidrógeno:

H2 (g) + I2 (g) 2 HI (g) tendremos:

K= [HI]2e / [H2]e + [I2]e

Siendo K la constante de equilibrio de la reacción que depende sólo de latemperatura.
El valor de dicha constante no depende de las concentraciones iniciales de las sustancias de partida (reactivos o productos)
Las concentraciones de los reactivos y productos son concentraciones en el equilibrio

Para la reacción anterior:

La velocidad de reacción directa: vd = Kd [H2][I2] dicha velocidad irá disminuyendo puesto que al principio de la reacción las concentraciones dehidrógeno y yodo son másimas.

La velocidad de reacción inversa: vi = Ki [HI]2 dicha velociad irá aumentando ya que al principio de la reacción esta velocidad es 0 al ser 0 la concentración inicial de yoduro de hidrógeno.
Al alcanzarse el equilibrio las velocidades de reacción, directa e inversa se igualan y entonces se cumple que: Kd [H2]e [I2] e = Ki [HI]2e de donde
K = Kd / Ki = [HI]2e / [H2]e[I2]e con lo que llegamos a la expresión de la ley del equilibrio.

A veces se utiliza el llamado cociente de concentraciones o cociente de reacción Q

Q = [HI]2no equilibrio / [H2]no equilibrio [I2]no equilibrio

Al iniciarse la reacción Q = 0 (no hay productos)
En el equilibrio: K = Q
Si Q > K la reacción se desplazará a la izquierda
Si Q < K la reacción se desplazará a la derecha

En resumen,para cualquier reacción química: aA + bB cC + dD cualquiera que sea el mecanismo de la reacción, se cumple que:

K = [C]c [D]d / [A]a [B]b siendo [A] ,[B] ,[C] y [D] las concentraciones en el equilibrio.


3.- LA CONSTANTE DE EQUILIBRIO

La constante de equilibrio es característica de cada reacción química y su valor sólo depende de la temperatura.
Con la temperatura varían de formadiferente las constante de velocidad directa e inversa por ser distintas las energías de activación directa e inversa.

Un valor elevado de K indica que el equilibrio está muy desplazado hacia la formación de productos, es decir, hacia la derecha. Un valor pequeño de K indica que la reacción directa apenas se realiza.

Ejemplo:

Para la reacción: H2 (g) + I2 (g) 2 HI (g) K=[HI]2/ [H2]+ [I2]

Para la reacción: 1/2 H2 (g) + 1/2 I2 (g) HI (g) K= [HI]/ [H2]1/2+ [I2] 1/2

Hasta ahora hemos expresado la constante de equilibrio utilizando las concentraciones molares de las sustancias en equilibrio. La constante de equilibrio K, se representa en esta caso por Kc . En las reacciones entre gases, como la presión parcial de un gas es proporcional a su...