Quimica

LA CONSTANTE DE EQUILIBRIO

Las reacciones químicas que transcurren en un recipiente cerrado pueden alcanzar un estado de equilibrio que se caracteriza porque las concentraciones de los reactivos y de los productos permanecen inalteradas a lo largo del tiempo. Es decir, bajo determinadas condiciones de presión y temperatura la reacción no progresa más y se dice que ha alcanzado el estado deequilibrio.

Expresión de la constante de equilibrio

La constante de equilibrio (K) se expresa como la relación entre las concentraciones molares (mol/l) de reactivos y productos. Su valor en una reacción química depende de la temperatura, por lo que ésta siempre debe especificarse. La expresión de una reacción genérica es:

En el numerador se escribe el producto de las concentraciones de losproductos y en el denominador el de los reactivos. Cada término de la ecuación se eleva a una potencia cuyo valor es el del coeficiente estequiométrico en la ecuación ajustada.
La constante de equilibrio: Kc o Kp
Cuando se trata de mezclas gaseosas, a veces resulta más adecuado describir la composición en términos de presiones parciales. Para ello hay que adaptar la expresión de la constantede equilibrio y referirla, en vez de a concentraciones Kc, a presiones parciales Kp.
Kp y Kc se relacionan mediante la ley de los gases ideales, de forma que conocida una puede conocerse la otra:
PV = nRT Þ P = (n/V) RT Þ P = cRT
Generalizando:
Kp = Kc (RT)Dn
De manera que Dn es la variación del número de moles en la ecuación. Se representa como la diferencia entre el número de moles de gasen los productos y el número de moles de gas en los reactivos:
Dn = ngas (productos) - ngas (reactivos)
En las reacciones en que no existe variación en el número de moles, Kc = Kp.
Magnitud de la constante de equilibrio
La magnitud de la constante de equilibrio informa sobre el estado de equilibrio, es decir, sobre la extensión con que una reacción química se lleva a cabo.
Si la constantede equilibrio para una reacción química (Kp o Kc) tiene un valor muy grande, el grado de conversión de reactivos a productos es muy alto. Por el contrario, valores numéricos de Kp o Kc muy pequeños indican que el grado de conversión de reactivos a productos es muy pequeño.
Cociente de reacción
El cociente de reacción se designa con la letra Q y coincide con la expresión de la constante deequilibrio, pero con la diferencia de que puede ser evaluado en cualquier instante de la reacción y para cualquier valor de las concentraciones de los reactivos y/o de los productos. No es necesario el estado de equilibrio para calcular el valor de Q.
La constante de equilibrio Kc es el producto de las concentraciones de equilibrio (en moles por litro, molaridad) de los productos, elevada cada una deellas a una potencia igual a sus coeficientes en la ecuación ajustada, dividida entre el producto de las concentraciones de los reactivos elevadas cada una de ellas a su coeficiente estequiométrico.
Los valores numéricos de las concentraciones deben determinarse experimentalmente.
El valor de Kc representa en que medida o extensión se produce una reacción. Un valor muy grande de Kc indica que enel equilibrio, las sustancias químicas del lado izquierdo (reaccionantes) de la ecuación se han transformado en su mayor parte en las especies del lado derecho (productos). Si Kc es mucho menor que 1, el equilibrio se logra cuando los reactivos permanecen casi sin reaccionar y solo se han formado cantidades muy pequeñas de productos.
Factores que afectan a los equilibrios
Una vez alcanzado elequilibrio, el sistema permanecerá así hasta que se produzca alguna perturbación que cambie las condiciones. Los distintos tipos de cambios que pueden ocurrir, teniendo en cuenta que el valor de la constante de equilibrio depende sólo de la temperatura. Empleando el principio de Le Chatelier: si se aplica un cambio de condiciones (o estímulo) a un sistema en equilibrio, este responderá en la...