Equilibrio químico

Partes: 1, 2

1. ¿Qué es un equilibrio químico?
2. Ley de acción de masas. Constante de equilibrio (Kc)
3. Constante de equilibrio (Kp). Relación con KC
5. Grado de disociación
6. Cociente de reacción (Q)
7. Modificaciones del equilibrio
8. Equilibrios heterogéneos
9. Reacciones de precipitación
10. Factores que afectan a la solubilidad

¿Qué es un equilibrio químico?

Es una reacción que nunca llega a completarse, pues se produce simultáneamente en ambos sentidos (los reactivos forman productos, y a su vez, éstos forman de nuevo reactivos). Es decir, se trata de un equilibrio dinámico.

Cuando las concentraciones de cada una de las sustancias que intervienen (reactivos o productos) se estabiliza, es decir, se gastan a la misma velocidad que se forman, se llega al EQUILIBRIO QUÍMICO.

ley de acción de masas. Constante de equilibrio (Kc)

Para una reacción cualquiera (a A + b B + .... ? c C + d D + ...) se define la constante de equilibrio (KC) de la siguiente manera:

siendo las concentraciones medidas en el equilibrio (no confundir con las concentraciones iniciales de reactivos y productos).

Se denomina constante de equilibrio, porque se observa que dicho valor es constante (dentro un mismo equilibrio) si se parte de cualquier concentración inicial de reactivo o producto.

En la reacción anterior: H2 (g)+ I2 (g) ? 2 HI (g)

El valor de KC, dada su expresión, depende de cómo se ajuste la reacción. Es decir, si la reacción anterior la hubiéramos ajustado como: ½ H2 (g) + ½ I2(g) ? HI (g), la constante valdría la raíz cuadrada de la anterior.

La constante KC cambia con la temperatura.

¡ATENCIÓN!: Sólo se incluyen las especies gaseosas y/o en disolución. Las especies en estado sólido o líquido tienen concentración constante, y por tanto, se integran en la constante de equilibrio.

Ejemplo:

Tengamos el equilibrio: 2 SO2(g) + O2(g) ? 2 SO3(g). Se hacen cinco experimentos en los que se introducen diferentes concentraciones iniciales de ambos reactivos (SO2 y O2). Se produce la reacción y una vez alcanzado el equilibrio se miden las concentraciones tanto de reactivos como de productos observándose los siguientes datos:

Kc se obtiene aplicando la expresión:

y como se ve es prácticamente constante.

Ejercicio A:

Escribir las expresiones de KC para los siguientes equilibrios químicos:

a) N2O4(g) ? 2 NO2(g); b) 2 NO(g) + Cl2(g) ? 2 NOCl(g);

c) CaCO3(s) ? CaO(s) + CO2(g); d) 2 NaHCO3(s) ? Na2CO3(s) + H2O(g) + CO2(g).

Significado del valor de Kc

Ejemplo:

En un recipiente de 10 litros se introduce una mezcla de 4 moles de N2(g) y 12 moles de H2(g); a) escribir la reacción de equilibrio; b) si establecido éste se observa que hay 0,92 moles de NH3(g), determinar las concentraciones de N2 e H2 en el equilibrio y la constante Kc.

Ejercicio B:

En un recipiente de 250 ml se introducen 3 g de PCl5, estableciéndose el equilibrio: PCl5(g) ( PCl3 (g) + Cl2(g). Sabiendo que la KC a la temperatura del experimento es 0,48, determinar la composición molar del equilibrio. (

Constante de equilibrio (Kp). Relación con KC

En las reacciones en que intervengan gases es mas sencillo medir presiones parciales que concentraciones. Así en una reacción tipo: a A + b B ? c C + d D, se observa la constancia de  Kp viene definida por:

En la reacción: 2 SO2(g) + O2(g) ( 2 SO3(g)