equilibrio quimico

LA LEY DE ACCION DE MASAS:
EQUILIBRIO QUIMICO

En 1879, Guldberg y Waage formularon la generalización conocida con el nombre de ley de acción de masas: la velocidad de reacción es proporcional a las masas activas de las sustancias reaccionantes. Esta ley es la base de muchos principios y procedimientos importantes de diferentes ramas de la química; es química analítica, teórica y práctica, esesencial un conocimiento completo de esta ley y de sus aplicaciones.
En sentido estricto (termodinámico),el término “ masas activas”, utilizado antes ,debe sustituirse por actividades(potenciales químicos).
Para la reacción por
(4-1)
La velocidad R de la reacción entre A y B es proporcional a las actividades de A y Matemáticamente, una proporcionalidad se convierte en una igualdadintroduciendo la constante de proporcionalidad. Una formulación matemática de la ley de acción de masas para la reacción entre A y B es
R=kaA aB (4-2)
en que k es la constante de la velocidad de la reacción. Si la reacción es reversible,
A+B C+D………………………….(4-3)
La velocidad de la reacción directa (de izquierda a derecha) puede representarse por
R1=k1aA aB(4-4)
Y la de la reacción inversa por
R2=k2aC aD
En que k1 y k2 son las constantes de velocidad respectiva de la reacción directa y de la inversa
Si A y B se ponen en contacto en condiciones adecuadas para que reaccionen, la reacción directa es rápida al principio, debido a las actividades relativamente altas de A y B .A medida que la reacciónprogresa, las actividades de A y B disminuyen por irse transformando en C y D y la velocidad de la reacción directa desciende .La velocidad de la reacción inversa, inicialmente cero por no existir C ni D, se va haciendo mayor a medida que se forman C y D
Como resultado de la disminución de la velocidad de la reacción directa y del aumento de la velocidad son iguales,R1=R2,y el sistema habráalcanzado una situación de equilibrio .De las ecuaciones (4-4) y (4-5) se deduce
K1 aA aB = k2 aC aD……………………… (4-6)
Teniendo en cuenta que la razón de dos constantes es también constante, la expresión anterior podrá escribirse
Keg=k1/k2=aC aD/aA aB…………………………….(4-7)
Keg recibe el nombre de constante de equilibrio de la reacción representada por la ecuación (4-3) y en condiciones determinadas(como temperatura constante Keg tendrá el mismo valor numérico, independiente de las actividades iniciales de los componentes A, B, C y D y de si se alcanza el equilibrio a partir de A y B o a partir de C y D.
El estado de equilibrio del sistema puede alcanzarse en dirección contraria, partiendo de C y D:
C+D A+B…………………………………..(4-8)
por un razonamiento análogo al anterior ,la constante deequilibrio para la reacción (4-8) vendrá dada por
k’eg =k2/k1=aA aB/aC aD……………………………………..(4-9)
k’eg es la constante para la reacción escrita tal como indica la ecuación (4-8).
Las dos constantes de equilibrio son reciprocas, es decir Keg=1/K’eg.
En la formulación de la constante de equilibrio ,las sustancias que aparecen como productos ( a la derecha de las flechas de la reacción) se colocan enel numerador ,y las sustancias que aparecen como reactivos ( a la izquierda de las flechas ) se colocan en el denominador .Asi ,las ecuaciones (4-3) y (4-8) representan sistemas idénticos en equilibrio ,pero las constantes de equilibrio de estas reacciones son reciprocas ,debido a la forma en que se escriben las ecuaciones .
Cuando interviene en la reacción más de una molécula de la mismasustancia ,por por ejemplo,2A+B C ,la ecuación de la velocidad de reacción es un poco más complicada .Prescindiendo de exponer aquí una deducción detallada ,puede demostrarse que ,en este caso ,
R=kaA aA Ab=kaA2 aB………………………………….(4-10)
En el caso general representado por la ecuación
mA nB rC +sD……………………………….(4-11)
en que m,n,r y s son los números de moléculas de A,B,C y D ,respectivamente,la...