Equilibrio Quimico

2º de Bachillerato. El Equilibrio Químico.

Preámbulo En el tema del equilibrio químico estudiaremos las reacciones reversibles y las condiciones que se tienen que cumplir para su establecimiento. Cualquier sistema en equilibrio se encuentra en un estado dinámico en el cual dos o más procesos están ocurriendo a la vez y a la misma velocidad. Los análisis químicos, las reacciones en lanaturaleza y los principales procesos industriales de producción de sustancias son en su mayor parte
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Preámbulo reversibles, es decir, se desarrollan a la vez y en direcciones opuestas. Así son, por ejemplo, la síntesis del amoníaco y del ácido sulfúrico, la solución saturada de carbonato de calcio y el equilibrio del ozono troposférico y estratosférico conel oxígeno diatómico.

NOTA: A lo largo del tema se representará con esferas de colores los diferentes átomos e iones.
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Objetivos Saber generalizar la idea de equilibrio dinámico. Entender el interés que la ley de acción de masas tuvo como origen de la formalización actual del equilibrio químico. Describir la formulación de la constante deequilibrio a partir de los criterios termodinámicos generales de evolución y equilibrio de los sistemas naturales y la relación de ésta con la energía de Gibbs. Discutir los criterios cualitativos y cuantitativos que permiten predecir el desplazamiento del equilibrio químico al variar parámetros tales como la temperatura, la presión, el volumen o las concentraciones. Extender la noción de equilibrio a losprocesos en solución e interpretar casos especiales de equilibrios en solución.

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Introducción Hay reacciones en las que los productos obtenidos son estables y no reaccionan entre sí para dar de nuevo los reactivos. Decimos que estas reacciones son irreversibles. Normalmente representamos este tipo de reacciones con una ecuación química dondeseparamos los reactivos de los productos mediante una flecha unidireccional: 2H2(g) + O2(g) → 2 H2O(g) Pero también hay reacciones en las que los productos reaccionan entre sí para volver a dar reactivos y que, por tanto, no conducen a una desaparición total de los reactivos. Este tipo de reacciones se llaman reversibles y sus ecuaciones químicas se representan con una doble flecha: N2O2(g) 2 NO2(g)4

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Procesos reversibles En la naturaleza hay muchos procesos reversibles, es decir, procesos que se dan en dos sentidos. Así, son ejemplos de procesos físicos reversibles la sublimación de un sólido en un recipiente cerrado, la evaporación de un líquido en un recipiente cerrado... Naftalina sólida Naftalina gaseosa

Hay procesos químicosreversibles y, al final de la reacción, lo que obtenemos es una mezcla de reactivos y de productos. A esta situación final la llamamos equilibrio químico y aunque las concentraciones de las diferentes sustancias permanecen constantes, éste no es estático ya que tanto los productos como los reactivos continúan reaccionando. N2O2(g) 2 NO2(g)

Actividad: Mientras el recipiente está cerrado se llega a unequilibrio dinámico entre el sólido y el gas. ¿Qué diferencia existe entre un equilibrio estático y otro dinámico? ¿Cómo aplicarías este concepto aquí? Actividad: Espera que se alcance el equilibrio y después abre la caja. ¿Qué sucede con el equilibrio que se había establecido? Como hemos dicho, en un proceso químico reversible al final de la reacción se obtiene una mezcla de reactivos y deproductos que continúan reaccionando aunque sus concentraciones se mantengan constantes (equilibrio dinámico). En un sistema en equilibrio, la variación de energía libre de Gibbs es cero.

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Procesos reversibles Por tanto, en el equilibrio químico: ∆G = 0 Al estudiar el equilibrio químico deberemos conseguir conocer las concentraciones de todas las...