equilibrio quimico

Química General e Inorgánica
Licenciatura en Ciencias Biológicas
Profesorado en Biología
Analista Biológico

EQUILIBRIO QUIMICO
En general las reacciones químicas no se completan, es decir que no siempre la
totalidad de los reactantes se convierten en productos, sino que se llega a un estado final de
equilibrio, el cual es un equilibrio dinámico (las reacciones se siguen produciendo)entre los
reactantes que permanecen sin reaccionar y los productos de la reacción. Estas reacciones se
denominan reacciones reversibles; en sistemas cerrados, todas las reacciones son reversibles.
Sin embargo por ejemplo en el caso de sistemas abiertos:
CaCO3(s)  CaO(s) + CO2(g)
en este sistemas abierto se desprende CO2 como gas, llega un momento en que se agota el
CaCO3, en ese caso secompleta la reacción ya que uno de los productos es eliminado del
medio de reacción; en ese caso se coloca una flecha en el sentido de los productos.
Sin embargo, si la misma reacción la hacemos en un recipiente cerrado el dióxido de carbono
queda en el medio y ejerce una presión sobre el sólido, esto hace que la reacción comience a
transcurrir en sentido contrario hasta que se alcanza un estadofinal de equilibrio
CaCO3(s)

= CaO(s) + CO2(g)

(sistema cerrado)

(El signo igual indicado (=) puede además estar representado por dos flechas, una en un
sentido (  ) y la otra en sentido contrario (  ), una sobre la otra.
Este criterio se mantendrá en todo el texto).
Se debe distinguir y poder diferenciar la reversibilidad de una reacción química; de lo
considerado como procesotermodinámico cíclico, proceso termodinámico reversible o
proceso termodinámico irreversible donde se esta considerando distintos caminos de cambio
de estado de un sistema termodinámico.
Todo estudio de equilibrio químico se realiza en sistemas cerrados donde tendremos
reacciones químicas reversibles.
El tratamiento del equilibrio químico se hace mediante consideraciones termodinámicas; que
es eltratamiento estricto del equilibrio químico. Este tratamiento puede ser aplicado a
sistemas homogéneos en el cual todos los integrantes de la reacción se encuentran en la
misma fase, por ejemplo: todos gases o todos líquidos. También puede ser en un sistema
heterogéneo cuando algunos reactantes o productos se encuentran en distintas fases, por
ejemplo sólidos y gases, líquidos y gases.
SO2(g)+ ½ O2(g) = SO3(g)
CaCO3(s) = CaO(s) + CO2(g)

homogéneo
heterogéneo

Tratamiento termodinámico
1

De manera empírica, se observa que las condiciones de equilibrio para un proceso químico
dependen únicamente de la estequiometría y no de el mecanismo por el cual se verifica el
proceso.
Mediante el uso de la energía de gibbs, deduciremos la expresión correspondiente al
equilibrioquímico. La energía de gibbs de formación de un mol de gas en una mezcla de
gases ideales es:
GA = G°A + R T ln PA
donde PA es la presión parcial del gas A en la mezcla gaseosa expresada en atmósferas. G°, es
la energía de gibbs estándar, es decir definida para una atmósfera de presión; de esta manera
G° es solamente función de la temperatura. GA depende de la presión y la temperatura.
Dada lareacción:
N2O4(g) = 2 NO2(g)
la variación de energía de gibbs para la reacción esta dado por:
ΔG =





n G(P) 

n G(R)

ΔG = 2 G  NO2 ) + R T ln P (2NO2 )  (G  N 2O4 ) + R T ln P ( N 2O4 ) )
(
(
ΔG = 2 G


( NO2 )

 G


( N 2O4 )

ΔG = ΔG° + R T ln

+ R T ln

2
P(NO 2 )

P(N 2O4 )

2
P(NO 2 )

P(N 2O4 )

ΔG° es el cambio de energía de gibbs estándarde la reacción, es una constante para la
reacción, la cual depende exclusivamente de la temperatura y esta definida para una
atmósfera de presión.
ΔG es el cambio de energía de gibbs de la reacción para cualquier condición de presión
(distinta a una atmósfera) y de temperatura.
A esta expresión se le denomina isoterma de van´t Hoff (T=cte)
Del cociente entre las presiones parciales surge...