EQUILIBRIO QUIMICO

Kiddo_____USE___REPELENTE!!!

     El equilibrio se asocia habitualmente a un estado en el que, aparenetemente no ocurren cambios. Por ejemplo, un libro que se encuentra sobre una mesa podría continuar allí mucho tiempo, si es que no se introduce algún factor externo que modifique su posición. En este caso, en el que no ocurren cambios, se trata de un equilibrio estático. En cambio si observamos el nivel del agua de una fuete vemos que no cambia pese a que permanentemente están ingresando chorros de agua. el funcionamiento de una bomba hace que el agua se recicle, de manera que el sistema se mantiene cerrado, y siempre entre la misma cantidad que sale. En este caso, cuando el estado se mantiene constante, aunque permanenetemente se estén produciendo cambios dentro del sistema, se trata de un equilibrio dinámico. 

     Sin embargo, la profundidad en una sección de un río, aunque permanezca constante cierto tiempo, no puede considerarse en equilibrio porque para que exista un estado de equilibrio debe haber un sistema cerrado. En este caso, el agua que llega no es la misma que la que se aleja,por lo cual el sistema es abierto. 

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 CONCEPTO DE EQUILIBRIO QUIMICO

     Consideremos una reacción reversible: 

 A + B <-> C + D

     En toda reacción de equilibrio,como la anterior, cabe considerar dos etapas:

• Una primera etapa inicial, en la que las concentraciones de los reactivos A y Bdisminuyen mientras que simultáneamente aumentaan las concentraciones de los productos C y D. Conforme avanza la reacción las variaciones que se producen en las concentraciones, tanto de los reactivos como de los productos, son cada vez menores y más lentas.
• Una etapa final, de equilibrio químico, en la cual las concentraciones de todas las sustancias que intervienen en la reacción se mantienen constantes.

     Transcurrido un cierto tiempo, las concentraciones de todas las sustancias que intervienen en las reacción se estabilizan y, aparentemente, no varían. A partir de este instante, parece que la reacción de ha detenido, pero no es así, sino que en realidad se ha halcanzado una situación de equilibrio dinámico, ya que a medida que se van formando los productos C y D, también van reaccionando entre sí para regenerar los reactivos A y B. En la primera fase del proceso, la transformación de C y D, en A y B es mucho menor y más lenta que la transformación inversa, en que A y B originan C y D, por lo cual las concentraciones evolucionan hacia un valor constante, que se alcanza al llegar a la situación de equilibrio.

     Cuando se alcanza la situación de equilibrio, la velocidad de reacción hacia la derecha coincide con la velocidad de reacción hacia la izquierda, en donde una molécula de de los reactivos pasa a fomar una molécula de los productos al mismo tiempo que una molécula de los productos forma una molécula de reactivo. De este modo, las concentraciones de todas las sustancias que intervienen en el proceso permanecen invariables, aunque todas ellas siguen reaccionando. Es decir, se establece un equilibrio dinámico.

     CONSTANTE DE EQUILIBRIO

     

     El agregado de reactivo desplaza el equilibrio hacia el producto, mientras que el agregado de producto lo desplaza hacia los reactivos. De esta manera se mantiene una cierta relación entre las concentraciones de producto y reactivo, es decir, que el cociente de las concentraciones producto/reactivo tiende a mantenerse constante. En la formación el amoníaco, en la que reaccionan tres moles de hidrógeno con uno de nitrógeno, hay que agregar más hidrógeno que nitrógeno para obtener cierta cantidad adicional de amoníaco. Midiendo las concentraciones de hidrógeno, nitrógeno y amoníaco, en distintas situaciones de equilibrio a una misma temperatura, se observa que el cociente entre productos y reactivos se mantiene constante si se expresa de la siguiente manera:

     En esta expresión las concentracines de cada sustancia se representan cada una con su fórmula entre corchetes, la constante Keq es la constante de equilibrio de la reacción, a esa temperatura. El exponente de la concentración de cada sustancia corresponde al coeficiente estequiométrico de la ecuación química (N2 + H2 <-> 2NH3)

     Para cualquier reaccón reversible, representada genéricamente como la reacción de a moles de una sustancia A con b moles de B que producen c moles de C y d moles de D:

 

     La constante de equilibri es:

     En la reacción de formación del amoníaco, a partir de 1 mol de hidrógeno y 1 mol de nitrógeno en un volumen de 1 litro, o ls descomposición de 3 moles de amoníaco a 500 ºC, las concentraciones finales son: 

• N2: 0.56 M
• H2: 1.68 M
• NH3: 0.88 M    

     De estos valores se calcula la constante de equilibrio:

                                2                        3                               K = 0.882 / 0.56 x 1.683 = 0.29

     

     A 500 ºC todas las mezclas de estos tres gases en equilibrio cumplen esta condición.

     Los valores qe toman las constantes de equilibrio reflejan la cantidad relativa de reactivos y productos que hay en el equilibrio. Por ejemplo, las reacciones cuyas constantes de equilibrio tengan valores mucho mayores que uno, tales como 1000, estarán desplazadas hacia los productos, y en el equilibrio casi no quedarán reactivos. En cambio, si los números son menores que la unidad y cercanos a cero, como 0.001, entonces en el equilibrio predominarán los reactivos sobre los productos.

     TIPOS DE EQUILIBRIO QUIMICO

     Los equilibrios químicos pueden clasificarse en homogéneos o heterogéneos dependiendo de que la reacción tenga lugar en un sistema homogéneno o un sistema heterogéneo. En los equilibrios homogéneos existe una sola fase. En los equilibrios heterogéneos existen varias fases y en la expresión de la constante de equilibrio no figuran las concentraciones de los sólidos puos ni de los líquidos puros ya que las concentraciones tanto de unos como de otros pueden considerarse constantes a todos los efectos. Por consiguiente, al expresar la constante de equilibrio en este tipo de sistema tan sólo iguran las concentraciones de los gases.