En este documentos se tratan los siguientes temas acerca del equilibrio químico:
¿Qué es un sistema en equilibrio?
La constante de equilibrio
¿Por qué decimos que es una constante?
Origen termodinámico de la constante de equilibrio
Dirección de la reacción
Principio de Le Chatelier...
Factores que afectan al equilibrio
¿Qué es un sistema en equilibrio?
El equilibrio químico de una reacción reversible es el estado final del sistema en
el que las velocidades de reacción directa e inversa son iguales y las
concentraciones de las sustancias que intervienen se mantienen constantes. Si
tenemos una reacción donde los reactivos (R) se transforman en productos (P),
llegará un momento en el que, a pesar de haber reactivos, no aumentan los
productos; en este punto, la reacción estará en condiciones de equilibrio. Lo que
sucede es que:
En las condiciones iniciales, nosotros disponemos de una cierta cantidad de
reactivo.
Pasando un cierto tiempo, podemos observar que la reacción se ha iniciado y los
reactivos se transforman en productos.
Los productos resultantes se descomponen a la vez que se forman y vuelven a
dar otra vez los reactivos.
Llega un momento en el que la velocidad de la reacción directa e inversa se
iguala, y es en ese momento cuando se alcanza el equilibrio. En éste, aunque
transcurra mucho tiempo, las condiciones de equilibrio no varían mientras no se
modifiquen las condiciones externas del sistema.
Esto no quiere decir que la reacción se pare (el equilibrio no es estático), la
reacción sigue su curso pero los reactivos se forman a la vez que se consumen,
es por ello que la cantidad de estos se mantiene constante. El equilibrio es
dinámico.
La constante de equilibrio
K = [productos]eq / [reactivos]eq
La constante de equilibrio es un número que mide las cantidades relativas entre
productos y reactivos en equilibrio. Es decir que, si la cantidad de productos es
mayor que la de reactivos cuando se llega al equilibrio químico, la constante será
mayor que 1. Si la constante es menor que 1 habrá mayor cantidad de reactivos
que de productos en equilibrio.
, Cuanto mayor sea el valor de la constante de equilibrio, mayor será la cantidad
de productos sobre reactivos en equilibrio.
¿Por qué decimos que es una constante?
Si tenemos una reacción química reversible (todo lo que tiene que ver con
equilibrio químico sólo es aplicable a reacciones reversibles) y ésta llega al
momento de equilibrio químico, la relación que existe entre productos y reactivos
tendrá un valor, luego si añadimos un reactivo el equilibrio se altera y la relación
entre productos y reactivos disminuirá.
La reacción contrarresta esta acción consumiendo el reactivo añadido hasta
llegar a nuevo equilibrio. Si calculamos la K en este nuevo equilibrio veremos
que tiene el mismo valor que al principio ya que esta relación productos/reactivos
se mantiene constante.
Origen termodinámico de la constante de equilibrio
A+B → C
1) En una mezcla de reacción que aún no ha producido suficientes productos
para llegar al equilibrio, la dirección de cambio espontánea se orienta
hacia la formación de más productos y ΔG < 0 por la reacción directa.
2) Si tenemos un exceso de productos, la reacción inversa es espontánea y
ΔG < 0. En este caso para la reacción directa tenemos ΔG > 0 porque no
es espontánea.
3) Para una reacción en equilibrio ΔG = 0
ΔGr = ΔGrº + RT ln Q (1)
ΔGrº = -RT ln K (2)
La energía libre de la reacción (1) está relacionada con la composición de la
mezcla de reacción en cualquiera de las etapas de la reacción y puede variar.
La energía libre de reacción estándar (2) no varía durante el curso de la reacción.
➔ La ecuación 1 nos informa de la espontaneidad de una reacción.
➔ En el equilibrio tenemos que Q=K y ΔGr = 0. De ahí sale la ecuación 2.
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