Equilibrio Químico
Mapa conceptual
El equilibrio químico es un estado dinámico donde las reacciones directa e inversa se igualan, manteniendo concentraciones constantes. La ley de acción de masas y las constantes de equilibrio, Kc y Kp, son fundamentales para entender este fenómeno. La magnitud de estas constantes indica la predominancia de reactivos o productos. El cociente de reacción (Q) y el principio de Le Chatelier son herramientas clave para predecir y ajustar los cambios en el equilibrio ante variaciones externas.
Resumen
Esquema
Concepto de Equilibrio Químico
El equilibrio químico es un estado dinámico alcanzado en una reacción reversible cuando las velocidades de las reacciones directa e inversa se igualan, resultando en concentraciones constantes de reactivos y productos. Aunque macroscópicamente el sistema parece estático, a nivel molecular, las reacciones continúan ocurriendo sin cesar. Este equilibrio no implica que las cantidades de reactivos y productos sean iguales, sino que sus concentraciones no varían con el tiempo.Ley de Acción de Masas y la Constante de Equilibrio (Kc)
La ley de acción de masas establece que, para una reacción en equilibrio y a una temperatura dada, el producto de las concentraciones de los productos elevadas a sus coeficientes estequiométricos, dividido por el producto de las concentraciones de los reactivos elevadas a sus coeficientes, es constante. Esta relación se conoce como la constante de equilibrio (Kc). Kc es específica para cada reacción y solo cambia con la temperatura. No incluye las concentraciones de sólidos puros ni de líquidos puros, ya que estas fases tienen concentraciones definidas que no afectan el equilibrio.Constante de Equilibrio en Términos de Presiones Parciales (Kp)
Para reacciones que involucran gases, se utiliza la constante de equilibrio en términos de presiones parciales (Kp), que se calcula usando las presiones parciales de los gases en lugar de sus concentraciones. La relación entre Kp y Kc depende del cambio en el número de moles de gases y de la temperatura, y se puede deducir a partir de la ley de los gases ideales. Kp, al igual que Kc, varía únicamente con la temperatura y proporciona información equivalente sobre la posición del equilibrio.Magnitud de las Constantes de Equilibrio y Grado de Disociación
La magnitud de Kc o Kp indica la extensión de una reacción química en equilibrio. Un valor elevado de la constante de equilibrio sugiere que, en el equilibrio, predominan los productos, mientras que un valor bajo indica una mayor concentración de reactivos. El grado de disociación (α) es la fracción de un reactivo que se ha convertido en productos y está relacionado con la constante de equilibrio. Conociendo α y la constante de equilibrio, se puede predecir la posición del equilibrio y la composición del sistema.Cociente de Reacción (Q) y Desplazamiento del Equilibrio
El cociente de reacción (Q) es una medida de las concentraciones o presiones parciales de reactivos y productos en un momento dado, no necesariamente en equilibrio. Comparando Q con la constante de equilibrio (Kc o Kp), se puede predecir la dirección en la que el sistema se desplazará para alcanzar el equilibrio. Si Q < Kc, el sistema tenderá a formar más productos; si Q > Kc, el sistema se desplazará hacia la formación de más reactivos. Este análisis permite anticipar los cambios en la composición del sistema ante perturbaciones.Principio de Le Chatelier y Modificaciones del Equilibrio
El principio de Le Chatelier predice que un sistema en equilibrio se ajustará para contrarrestar cualquier cambio impuesto en las condiciones, como variaciones en concentración, presión o temperatura. Aumentar la concentración de un reactivo favorece la formación de productos, mientras que un incremento en la presión total favorece la dirección que produce menos moles de gas. En cuanto a la temperatura, un aumento favorece la reacción endotérmica y un descenso la exotérmica. Estos ajustes reflejan la tendencia del sistema a minimizar la perturbación y restablecer un nuevo equilibrio.
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Concepto de Equilibrio Químico
Estado dinámico en una reacción reversible
El equilibrio químico es un estado dinámico en una reacción reversible donde las velocidades de las reacciones directa e inversa se igualan
Concentraciones constantes de reactivos y productos
A nivel molecular, las reacciones continúan ocurriendo sin cesar
A nivel molecular, las reacciones continúan ocurriendo sin cesar, aunque macroscópicamente el sistema parece estático
Las cantidades de reactivos y productos no son iguales
El equilibrio no implica que las cantidades de reactivos y productos sean iguales, sino que sus concentraciones no varían con el tiempo
Ley de Acción de Masas y Constante de Equilibrio (Kc)
La ley de acción de masas establece que, para una reacción en equilibrio y a una temperatura dada, el producto de las concentraciones de los productos dividido por el producto de las concentraciones de los reactivos es constante, conocida como la constante de equilibrio (Kc)
Constante de Equilibrio en Términos de Presiones Parciales (Kp)
Utilizada para reacciones que involucran gases
La constante de equilibrio en términos de presiones parciales (Kp) se utiliza para reacciones que involucran gases
Calculada usando las presiones parciales de los gases
La constante de equilibrio en términos de presiones parciales (Kp) se calcula usando las presiones parciales de los gases en lugar de sus concentraciones
Relación con Kc y dependencia de la temperatura
La relación entre Kp y Kc depende del cambio en el número de moles de gases y de la temperatura, y se puede deducir a partir de la ley de los gases ideales
Magnitud de las Constantes de Equilibrio y Grado de Disociación
Indicador de la extensión de una reacción química en equilibrio
La magnitud de Kc o Kp indica la extensión de una reacción química en equilibrio
Relación con el grado de disociación (α)
La magnitud de Kc o Kp está relacionada con el grado de disociación (α), que es la fracción de un reactivo que se ha convertido en productos
Predicción de la posición del equilibrio y la composición del sistema
Conociendo α y la constante de equilibrio, se puede predecir la posición del equilibrio y la composición del sistema
Cociente de Reacción (Q) y Desplazamiento del Equilibrio
Medida de las concentraciones o presiones parciales de reactivos y productos
El cociente de reacción (Q) es una medida de las concentraciones o presiones parciales de reactivos y productos en un momento dado
Comparación con la constante de equilibrio (Kc o Kp)
Comparando Q con la constante de equilibrio (Kc o Kp), se puede predecir la dirección en la que el sistema se desplazará para alcanzar el equilibrio
Anticipación de cambios en la composición del sistema ante perturbaciones
El análisis del cociente de reacción (Q) permite anticipar los cambios en la composición del sistema ante perturbaciones
Principio de Le Chatelier y Modificaciones del Equilibrio
Ajuste del sistema para contrarrestar cambios en las condiciones
El principio de Le Chatelier predice que un sistema en equilibrio se ajustará para contrarrestar cualquier cambio impuesto en las condiciones, como variaciones en concentración, presión o temperatura
Efecto de aumentar la concentración de un reactivo
Aumentar la concentración de un reactivo favorece la formación de productos
Efecto de aumentar la presión total
Un incremento en la presión total favorece la dirección que produce menos moles de gas
Efecto de la temperatura en reacciones endotérmicas y exotérmicas
Un aumento en la temperatura favorece la reacción endotérmica y un descenso favorece la exotérmica
Equilibrio Químico
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00
Velocidades reacciones directa e inversa en equilibrio
En equilibrio químico, las velocidades de las reacciones directa e inversa son iguales.
01
Concentraciones de reactivos y productos en equilibrio
En equilibrio, las concentraciones de reactivos y productos permanecen constantes a lo largo del tiempo.
02
La constante de equilibrio, conocida como ______, varía únicamente con cambios en la ______.
Kc
temperatura
