EQUILIBRIO 2º BACHILLERATO

EQUILIBRIO QUÍMICO

¡Qué difícil es encontrar el equilibrio en la vida, con lo fácil que parece en las reacciones químicas! Hasta podemos influir en ellas, para que vayan hacia donde queremos (no dejes de ojear esta introducción de Skoool a las reacciones reversibles)

 

La conversión de reactivos en productos casi nunca es total; en determinado momento, las cantidades de reactivos y productos permanecen constantes en el tiempo. Es el estado de equilibrio químico, reversible y dinámico: reversible porque se puede alcanzar el mismo estado partiendo de reactivos o de productos, y dinámico porque la reacción no se para en el equilibrio, sino que la velocidad de conversión de reactivos en productos es igual a la de productos en reactivos.

Animación de concentraciones de equilibrio

En el siguiente enlace puedes interactuar para ver como es la evolución de las concentraciones de los reactivos y productos en función de la constante de equilibrio.

Animación de la constante de equilibrio

A continuación dispones de ejercicios resueltos de equilibrios homogéneos.

Se distinguen entren equilibrios homogéneos y heterogéneos según los reactivos y productos se encuentren en la misma o distinta fase.

  

Para una reacción genérica a A + b B <–> c C + d D, la expresión de la constante de equilibrio (Kc o Kp) en función de las concentraciones o de las presiones parciales es:

(en ambas expresiones, sólo intervienen las sustancias en estado gaseoso; para equilibrios heterogéneos, se consideran constantes tanto la presiones parciales como las concentraciones de líquidos y sólidos, interviniendo sólo gases y especies en disolución -aq-)

¿Cómo se relacionaba la energía libre de Gibbs con la constante de equilibrio? ¿Hay que repasar el tema de termoquímica? ¿Recuerdas que ΔG = ΔGº + R T ln Q, para cualquier condición de presión y temperatura? Q es el cociente de la reacción.

 

• Si una reacción se puede expresar como suma de otras, la constante de equilibrio de la reacción global es el producto de las constantes de equilibrio de cada una de las reacciones individuales.

 

•  Cuando la reacción es reversible, sucede que ΔG = 0, y Q equivale a la constante de equilibrio, K. Con unas pocas de matemáticas, a partir de 0 = ΔGº + R T ln K, si despejamos: ln K = - (ΔGº)/ R T, así que…

(con R=8,3 J/K mol

Las constantes de equilibrio  se toman, en general, como números adimensionales (desde el punto de vista termodinámico, son el resultado de elevar el número e a un exponente; experimentalmente Kc y Kp podrían tener unidades, ya que las concentraciones se miden en mol/l y las presiones en atmósferas). Podemos relacionar Kp, Kc y Kx aplicando la ecuación de los gases ideales (P V = n R T) y la definición de fracción molar:

Kp = Kc (R T) ^Δn = Kx P^Δn

 (siendo P la presión total, R= 0,082 atm l /K mol y Δn la variación del número de moles ¡gaseosos!)

•  ¿Podemos predecir la evolución de un sistema conociendo Q y Kc?

Es complicado abandonar el sofá; ¿a quién le gustan las alteraciones? Todo en la vida es física y química (decía el ilustre Don Severo Ochoa); no queremos abandonar el equilibrio, como les sucede a las reacciones químicas: en cuanto se produce una alteración del sistema, éste responde evolucionando hacia un nuevo estado de equilibrio, de composición diferente. Es el famoso principio de Le Chatelier. En la siguiente animación se analizan los efectos de las variaciones de concentración, la presión y la temperatura sobre el equilibrio.

Animaciones de equilibrio (Química100c)son un magnífico recurso para entender la influencia de la Concentración, presión, temperatura y catalizadores.

Magnífica animación en inglés de MacGraw Hill para comprender el principio de Le Chatelier.

Efecto de la presión (en Skoool)

En el siguiente enlace resulta interesante el resumen de lo visto sobre equilibrio químico

Problema equilibrio químico PAU 2002-2006 Castilla y León

Problemas resueltos de PAU Cantabria 2002-2011

En el siguiente enlace puedes apreciar importantes aplicaciones del equilibrio químico.
Aplicaciones del equilibrio químico analizadas desde un punto de vista termodinámico y cinético

Puedes jugar ahora al trivial del equilibrio químico, y poner en juego los conceptos aprendidos:
Trivial equilibrio químico