Equilibrio Quimico

EQUILIBRIO QUIMICO

El equilibrio químico es un estado de un sistema reacciona en la cual no se observan cambios a media que transcurre el tiempo, a pesar de que siguen reaccionando entre si las sustancias presentes.
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 lohacen a la misma velocidad nos la sensación de que la reacción se ha parado.

Es importante diferenciar entre el equilibrio en términos de velocidad en el que las velocidades directas (Vd) e inversa (Vi) son iguales, con el equilibrio en términos de concentraciones, donde estas pueden ser, y normalmente son, distintas. De lo anterior se puede deducir que el sistema evolucionará cinéticamente enun sentido u otro, con el fin de adaptarse a las condiciones energéticas más favorables. Cuando estas se consiguen diremos que se ha alcanzado el equilibrio (ΔG = 0)

Constante de equilibrio
El estado de equilibrio de una reacción química, a una temperatura dada, se define en términos de la composición de la mezcla en equilibrio mediante la denominada Constante de Equilibrio.

La constante deequilibrio expresa una relación que debe existir entre las concentraciones de los componentes de una reacción química cuando esta se encuentre en equilibrio.
Además, es una relación entre las constantes específicas de velocidad de reacción directa e inversa.

Así, si tenemos un equilibrio de la forma:



La velocidad de la reacción directa o hacia la derecha, si es un proceso elementalserá:



Mientras que la inversa es:


Donde Kd y Ki son las constantes de velocidad especificas para ambas reacciones, derecha e izquierda respectivamente. Como por definición ambas velocidades son iguales en el equilibrio Vd = Vi se cumple:



Pasando ambas constantes al mismo lado, y las concentraciones al otro:

=
Como la temperatura a la que se ha realizado el proceso Kd y Kison constantes, entonces:
Entonces se tiene:
Donde Kc es el constante de equilibrio, independientemente de las concentraciones de las sustancias en el equilibrio.
Para la reacción de síntesis del amoníaco a partir de nitrógeno e hidrógeno, la expresión
para la constante de equilibrio es:




Representación gráfica del equilibrio de una reacción química

En un principio lasconcentraciones de los reactantes, A y B, están en su máximo mientras que las concentraciones de los productos, C y D, están en cero. En el momento de mezclar los reactantes, la reacción directa se inicia a la máxima velocidad y disminuye gradualmente, mientras que la reacción inversa se inicia a velocidad cero y aumenta gradualmente a medida que aumentan las concentraciones de C y D. Después de uncierto tiempo las velocidades de las dos reacciones se igualan y se establece un equilibrio dinámico entre ellas puesto que no hay cambio neto en las concentraciones de
reactantes y productos. Una representación gráfica de la variación de las velocidades de reacción directa e inversa con el transcurso del tiempo

Ley de acción de masas
“En un proceso elemental, el producto de las concentracionesen el equilibrio de los productos elevadas a sus respectivos coeficientes estequiométricos, dividido por el producto de las concentraciones de los reactivos en el equilibrio elevadas a sus respectivos coeficientes estequimétricos, es una constante para cada temperatura, llamada constante de equilibrio”.
La magnitud Kc nos informa sobre la proporción entre reactivos y productos en el equilibrioquímico:
Cuando Kc > 1, en el equilibrio resultante la mayoría de los reactivos se han convertido en productos.
Cuando Kc = , en el equilibrio prácticamente solo existen los productos.
Cuando Kc < 1, indica que cuando se establece el equilibrio, la mayoría de los reactivos quedan sin reaccionar, formándose solo pequeñas cantidades de productos.
Predicción del sentido de una reacción.
Cociente...