Módulo IV.- Equilibrio químico

En este módulo vamos a dar un repaso a la parte de equilibrio químico.

Presta atención a este tema, puesto que suele caer frecuentemente en exámenes.

MÓDULO IV.- EQUILIBRIO QUÍMICO

En estequiometría se considera que los reactivos se transformar en productos durante el trascurso de una reacción que se considera directa e irreversible.

Sin embargo, en muchas ocasiones este proceso directo no llega a completarse y llega un momento en el que las cantidades de reactivo dejan de disminuir y las de producto de aumentar. Incluso puede llegar a ocurrir que se produzca el proceso inverso dando lugar a una reacción reversible, donde parte de los productos se transforman en reactivos.

Tenemos, por tanto, una mezcla dinámica de reactivos y productos que alcanzará el equilibrio químico ()  cuando el sistema llegue al estado en que las velocidades de reacción tanto directa como inversa sean idénticas. Situación en la que no percibiremos cambios observables a escala macroscópica y las concentraciones de las sustancias permanecerán constantes.

El equilibrio químico solo puede tener lugar en recipientes cerrados.

Ley de atracción de masas: En toda reacción química reversible, en equilibrio y a una determinada temperatura, el producto de las concentraciones molares de los productos dividido entre el producto de las concentraciones molares de los reactivos, cada uno de ellos, elevado a su coeficiente estequiométrico tiene siempre un valor constante, que llamaremos constante de equilibrio, Kc. Vendrá descrita por la expresión:

En esta expresión, recordad, que solo vamos a trabajar con gases, ya que la concentración de sólidos y líquidos se considera constante.

Datos importantes sobre Kc:

• Solo depende de la temperatura, por lo que tendrán un valor

específico a cada temperatura. No depende de las concentraciones iniciales de reactivos ni productos.

• Las concentraciones tienen que ir expresadas en mol/L.
• Kc vamos a considerarla sin unidades.
• Si cambia la estequiometría de la reacción, cambia Kc (OJO con las reacciones, que estén siempre ajustadas).
• Si Kc 1, la reacción se encuentra desplazada hacia los productos, ya que será mayor el valor del numerador y si Kc 1 la reacción estará desplazada hacia los reactivos.
• La Kc del proceso inverso es la inversa de a del proceso directo.

 

COCIENTE DE REACCIÓN (Qc): Es la misma expresión que Kc pero no está referido a concentraciones de equilibrio. De manera que:

Si Kc = Qc, el sistema está en equilibrio.

Si Kc Qc, el sistema debe desplazarse hacia el lado de los productos para alcanzar el equilibrio.

Si Kc Qc, el sistema debe desplazarse hacia el lado de los reactivos para alcanzar el equilibrio.

 

GRADO DE DISOCIACIÓN: Es la fracción de mol que se ha disociado (lo que ha reaccionado) cuando se alcanza el equilibrio. Se expresa en tanto por uno (aunque también puede hacerse en tanto por por ciento), de tal manera que = 1 implica que se ha disociado por completo.

 

RELACIÓN ENTRE K_C Y K_P:

Donde hace referencia a la variación de moles gaseosos únicamente.

 

PRINCIPIO DE LE CHATELIER Y FACTORES QUE MODIFICAN EL EQUILIBRIO: Según Le Chatelier: “cuando un sistema que está en equilibrio, es perturbado desde el exterior modificando sus condiciones, se desplazará en el sentido en el que tienda a contrarrestar dicha perturbación”

Los factores que modifican el equilibrio son:

• Cambios en las concentraciones: Al añadir más cantidad de una

sustancia a un sistema en equilibrio, éste se desplazará hacia el lado donde no esté presente dicha sustancia con el objetivo de contrarrestar su adición. Sin embargo, al retirar cantidad de una sustancia, el equilibrio se desplaza hacia donde no esté para compensar su retirada.

Ojo con los sólidos y líquidos puros que su adición no altera el equilibrio.

Generalmente, podemos decir que, si aumentamos la concentración de una sustancia, el equilibrio se desplaza en el sentido en que se consume dicha sustancia; y si disminuimos la concentración de una sustancia, en el sentido en que ésta se produce.

• Cambios en la presión y el volumen: Al aumentar la presión o

disminuir el volumen, el equilibrio tendrá que desplazarse hacia el lado donde sea menor el número de moles gaseosos, ya que, a menor número de moles gaseosos, menor presión. Pero si disminuimos la presión o aumentamos el volumen, el equilibrio se desplazará hacia donde haya mayor número de moles gaseosos para compensarlo (mayor presión). Si el número de moles gaseosos es el mismo, el equilibrio no se ve alterado por cambios en la presión.

Generalmente, podemos decir que, si aumentamos la presión o disminuimos el volumen, el equilibrio se desplaza hacia donde hay una disminución del número de moles gaseosos. Y si disminuimos la presión o aumentamos el volumen, el equilibrio se desplaza hacia donde haya un aumento del número de moles gaseosos.

• Cambios en la temperatura: Un aumento de la temperatura

provocará que el equilibrio trate de contrarrestarlo favoreciendo la reacción endotérmica, ya que, al absorber energía, disminuye la temperatura del sistema. Por el contrario, una disminución de la temperatura provocará que el equilibrio trate de compensarlo favoreciendo la reacción exotérmica que, al desprender energía, aumenta la temperatura del sistema.

En general, si aumenta la temperatura, el equilibrio se desplaza en el sentido en que la reacción es endotérmica ( ) y si baja la temperatura, lo hace en el sentido en que la reacción es exotérmica ( ).

• Efecto de un catalizador: El catalizador produce un aumento de

La velocidad de la reacción debido a la disminución de la energía de activación. Sin embargo, no altera el valor de las variables termodinámicas y , porque el catalizador no aporta ni consume energía del sistema.

De esta manera, podemos afirmar que un catalizador no produce ningún cambio en el estado del equilibrio.

 

En la pestaña de materiales te dejo unos ejercicios para practicar.