Equilibrio Quimico

EQUILIBRIO QUIMICO
MARCO TEORICO:
El equilibrio químico se presenta cuando reacciones opuestas ocurren con velocidades iguales; la velocidad a la que se forman los productos a partir de los reactivos es igual a la velocidad a la que se forman los reactivos a partir de los productos. Como resultado, las concentraciones dejan de cambiar, lo que hace que parezca que la reacción se detuvo. La rapideza la que una reacción alcanza el equilibrio es cuestión de cinética.
Los equilibrios químicos tienen que ver en muchos fenómenos naturales, y desempeñan funciones importantes en muchos procesos industriales.
Para entender mejor el equilibrio químico hay que analizar una reacción sencilla para ver como alcanza el estado de equilibrio.
N2O4(g) 2NO2 (g)


Como ejemplo, llamemosreacción directa a descomposición del N2O4 para formar NO2, y reacción inversa a la reacción de NO2 para volver a formar N2O4. En este caso, tanto la reacción directa como la reacción inversa son reacciones elementales.
Reaccion directa: N2O4 2NO2 (g) Velocidad= kd[N2O4]
Reaccion inversa: 2NO2 (g) N2O4 (g) Velocidad= ki[NO2]^2
Donde kd y ki son las constantes de velocidad de las reacciones directa einversa, respectivamente. En equilibrio, la velocidad a la que se forman los productos a partir de los reactivos es igual a la velocidad a la que se forman los reactivos a partir de los productos.
Kf[N2O4] = kr[NO2]^2
Reacción directa Reacción inversa
Si se acomoda de nuevo la ecuación, se obtiene
[NO2]^2 kf
----------- = -------- = Una constante
[N2O4]kr

En el equilibrio, la relación de los términos de concentración que involucran al N2O4 o con NO2, es igual a una constante, es este la relación es igual a un valor especifico, existe una restricción importante con respecto a las proporciones de N2O4 y NO2.

LA CONSTANTE DE EQUILIBRIO
Las reacciones opuestas dan lugar a un equilibrio de forma natural, sin importar que tan complicada puedaser la reacción e independientemente de la naturaleza de los procesos cinéticos de las reacciones directa e inversa. Considere la siguiente reacción (síntesis de amoniaco a partir de nitrógeno e hidrogeno)
N2 (g) + 3 H2 2NO3 (g)


Esta reacción es la base del proceso Haber, en el cual, en presencia de un catalizador, combina N2 y H2 a una presión de varios cientos deatmosferas y a una temperatura de varios cientos de grados Celcius. Bajo estas condiciones, los dos gases reaccionan para formar amoniaco, pero en un sistema cerrado la reacción no consume por completo el N2 y H2, en cambio en algún punto la reacción parece detenerse, con los 3 componentes de la mezcla de reacción presentes al mismo tiempo.

Durante el siglo XIX los químicos realizaron estudios de estetipo en otros sistemas químicos, antes del trabajo de Haber. En 1864, Cato Maximilian Guldberg y Peter Waage postularon su ley de acción de masas, la cual expresa, para cualquier reacción, la relación entre las concentraciones, de los reactivos y productos presentes en el equilibrio.

aA+bB dD + eE


Donde A,B,D y E son las especies químicas involucradas y a,b,d y e sus coeficientesen la ecuación química balanceada. De acuerdo con la ley de acción de masas, la condición de equilibrio se expresa como:

Kc = [D]^d*[E]^e (Productos)
----------------
[A]^a*[B]^b (Reactivos)

A esta relación la llamamos expresión de la cantidad de equilibrio, la constante Kc, la cual se conoce como constante de equilibrio, es el valor numérico que se obtiene cuando sesustituyen las concentraciones de equilibrio en la expresión de la constante de equilibrio. El subíndice c en la K indica que se utilizan concentraciones expresadas en molaridad para evaluar la constante.
En general, el numerador de la expresión de la constante de equilibrio es el producto de las concentraciones de todas las sustancias del lado de los productos de la ecuación de equilibrio, cada una...