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Equilibrio químico Reacciones reversibles Las reacciones reversibles son aquellas en las que los reactivos no se transforman completamente en productos, ya que los productos vuelven a formar reactivos. Se representan como un proceso de doble sentido:

A+B

C+D

Si transcurre el tiempo necesario, las reacciones reversibles llegan a una situación de equilibrio. Si la reacción es una disociación, el reactivo no se disociará completamente. Solamente reaccionará una parte de los moles iniciales. Se define el grado de disociación a:

Estado de equilibrio El estado de equilibrio es un estado del sistema en el cual las velocidades de reacción directa e inversa son iguales y las concentraciones de todas las sustancias que intervienen permanecen constantes. El equilibrio es una situación dinámica, ya que las reacciones se siguen produciendo. Homogéneos: todas las especies químicas presentes están en la misma fase. Tipos de equilibrio Heterogéneos: las especies químicas presentes se encuentran en distinta fase.

Constante de equilibrio Kc Para una reacción a A + b B ↔ c C + d D, la expresión de la constante de equilibrio Kc es: Ley de acción de masas [A], [B],[C] y [D] representan las concentraciones molares y se elevan a los coeficientes estequiométricos respectivos de cada sustancia. IMPORTANTE: Las especies que intervienen en dicha fórmula son las que estén en estado gaseoso o disueltas (disoluciones). No debemos usar los sólidos ni los líquidos. La constante de equilibrio Kc es característica de cada reacción. No depende de las cantidades iniciales de reactivos y productos. Su valor es diferente para cada temperatura. Sus unidades dependen de la expresión matemática.

VALOR Kc Kc >> 1

Kc<<1

Cociente de reacción Q

Significado de Kc Indica que la cantidad de productos en el equilibrio es mucho mayor que la de reactivos. El equilibrio está desplazado hacia la derecha. Indica que la cantidad de productos en el equilibrio es muy pequeña en comparación con la de reactivos. El equilibrio está desplazado hacia la izquierda.


Q < K, El sistema no está en equilibrio. El numerador de la expresión es menor que el que correspondería al equilibrio Q=K Q > Kr El sistema no está en equilibrio. El numerador de la expresión es mayor que el que correspondería al equilibrio.

Para llegar al equilibrio el sistema evolucionará reaccionando hacia la derecha con más intensidad que hacia la izquierda. El sistema está en equilibrio El sistema evolucionará reaccionando hacia la izquierda con más intensidad que hacia la Derecha.

Constante de equilibrio Kp

PA, PB , PC , PD son las presiones parciales de las sustancias. La constante de equilibrio Kp es característica de cada reacción. No depende de las cantidades iniciales de productos y reactivos. Su valor varía con la temperatura. Sus unidades se obtienen al sustituir las presiones parciales en atm. IMPORTANTE: Las especies que intervienen en dicha fórmula son las que estén en estado gaseoso solamente. No debemos usar los sólido, ni los líquidos, ni las disoluciones.

RELACIÓN ENTRE LAS CONSTANTES:

Siendo ∆n la variación del número de moles gaseosos en la reacción ajustada.

Modificaciones del equilibrio. Principio de Le Chatelier Según el principio de Le Chatelier, cuando se produce una perturbación en alguna de las variables que intervienen en el estado de equilibrio de un sistema (temperatura, presión, volumen o concentraciones), el sistema evoluciona de manera que contrarresta el efecto de esta perturbación y se establece un nuevo estado de equilibrio. La única perturbación que modifica el valor de K es la variación de temperatura. Cambios en las concentraciones — Si aumenta la concentración de una sustancia, el sistema se desplaza en el sentido en que se consume esta sustancia. — Si disminuye la concentración de una sustancia, el sistema se desplaza en el sentido en que se produce esta sustancia. Cambios en la presión y en el volumen — Si aumenta la presión, se produce una disminución del volumen y, por lo tanto, aumenta la concentración de los gases. El sistema se desplaza en el sentido en que hay menor número de moles de gases. — Si disminuye la presión, se produce un aumento del volumen y, por lo tanto, disminuye la concentración de los gases. El sistema se desplaza en el sentido en que hay mayor número de moles de gases. — Si en la reacción hay el mismo número de moles de gases en los reactivos y en los productos, una variación de la presión o del volumen no afecta al equilibrio. Cambios en la temperatura -- Si aumenta la temperatura, el sistema se desplaza en el sentido de la reacción endotérmica. — Si disminuye la temperatura, el sistema se desplaza en el sentido de la reacción exotérmica. Adición de un catalizador No afecta al estado de equilibrio. Si se añade desde el inicio de la reacción, el equilibrio se alcanza antes. Resolución de Ejercicios. Los resolveremos planteando siempre al principio una tabla.

Moles iniciales Moles que reaccionan Moles en equilibrio

aA n1 -ax n1-ax

+

bB n2 -bx n2-bx

cC n3 cx n3+cx

+

dD n4 dx n4+dx


Equilibrio químico esquema