Equilibrio Químico: Factores, Constantes y Desplazamiento

Equilibrio Químico

Es el estado en el que la velocidad directa e inversa se igualan.

Ley de Acción de Masas

Nos dice que la constante de equilibrio es igual al producto de las concentraciones de los productos elevados a sus respectivos coeficientes estequiométricos, dividido entre el producto de las concentraciones de los reactivos elevadas a sus respectivos coeficientes estequiométricos.

Kc es específica de cada reacción química e independiente de las concentraciones iniciales de reactivos y productos, solo depende de la temperatura. La constante de equilibrio de una reacción y la de su inversa son recíprocas. Cuando dos o más reacciones se suman, la constante de equilibrio de la reacción total es igual al producto de las constantes de equilibrio de cada una de las reacciones originales.

Grado de Disociación

Nos indica la cantidad en tanto por uno de reactivo que habrá reaccionado. Es igual al cociente entre la cantidad, expresada en mol, de reactivo que ha reaccionado y la cantidad de reactivo inicial.

Cociente de Reacción (Qc)

Se define con una expresión análoga a la de Kc o Kp.

• Qc = Kc: Los reactivos están en equilibrio con los productos.
• Qc > Kc: El sistema está fuera del equilibrio, evolucionará hacia un nuevo equilibrio en el que Qc = Kc. En este caso, Qc debe disminuir su valor, disminuirá el numerador de Qc y aumentará su denominador.
• Qc < Kc: El sistema está fuera del equilibrio, evolucionará hacia un nuevo equilibrio en el que Qc = Kc. En este caso, Qc debe aumentar su valor, aumentará el numerador de Qc y disminuirá su denominador.

Adición de Sustancias al Equilibrio

Si por algún procedimiento provocamos el aumento de la concentración del amoniaco en un instante determinado, Qc > Kc, el sentido de la evolución será aquel en el que disminuya la concentración de amoniaco y aumente la de nitrógeno e hidrógeno. Si aumentamos la concentración de nitrógeno e hidrógeno, el equilibrio evolucionará hacia la formación de más amoniaco y la desaparición de nitrógeno e hidrógeno.

Si añadimos una de las sustancias a volumen constante, aumentará la concentración de dicha sustancia y no se verán afectadas las otras especies del equilibrio. Por tanto, el equilibrio evolucionará en el sentido en el que se elimine la sustancia añadida.

Pero si añadimos una de las sustancias a presión constante, el volumen del entorno de reacción debe aumentar. Cuando a un sistema en equilibrio se le añade más cantidad de una de las sustancias, el equilibrio evolucionará en el sentido donde no esté presente dicha sustancia. Esto siempre se cumple para sustancias en disolución y para reacciones entre gases que transcurren a volumen constante, pero no es necesariamente así para reacciones entre gases a presión constante.

Alteración de la Presión y el Volumen por Expansión-Compresión

En equilibrio Qc < Kc. El cociente de reacción para la formación del amoniaco es proporcional a V al cuadrado. Si aumentamos la presión total del medio de reacción, el volumen debe disminuir, por tanto, el cociente de reacción disminuirá Qc < Kc.

Introducción de un Gas Inerte

Si el gas se introduce a volumen constante, la presión total del medio de reacción aumenta, pero no lo hacen las presiones parciales de cada gas, puesto que no hemos alterado el número de moles de cada sustancia participante en el equilibrio ni el volumen del recipiente.

Si el gas inerte se introduce a presión constante, el volumen del medio de reacción debe aumentar, Qc tendrá una dependencia determinada del volumen, en el caso de la formación del amoniaco, al aumentar el volumen Qc también aumenta.