Reacciones químicas

Estas reacciones se llaman reacciones reversibles. Cuando la rapidez de reacción de la reacción directa (de izquierda a derecha), rd, es igual a la rapidez de la reacción inversa (de derecha a izquierda), ri, es decir, rd= ri, se alcanza un estado de equilibrio dinámico, llamado equilibrio químico. En este estado las reacciones no se detienen, sino que se realizan con la misma rapidez.

Factores que afectan el equilibrio químico

Una reacción química en estado de equilibrio químico no cambia en forma espontánea (las reacciones directa e inversa se suceden en la misma extensión), pero se altera cuando se es sometida a una acción externa que la perturbe. Cuando esto sucede, el sistema reacciona químicamente hasta alcanzar nuevamente la situación de equilibrio.

Cambios de concentración

Tenemos la siguiente formula balanceada:

Experimentalmente se ha observado que el equilibrio se rompe y aumenta la rapidez de la reacción directa, A+B C +D, con la finalidad de consumirse el exceso de “A” que se ha agregado, hasta que se restaura nuevamente el equilibrio químico.

Si a una reacción en equilibrio se le aumenta la concentración de una de las sustancias, el equilibrio se desplaza reaccionando químicamente en el sentido de consumirse la sustancia que se ha agregado.

Si a una reacción química que está en equilibrio se le disminuye la concentración, una de las sustancias, el equilibrio se desplaza reaccionando químicamente en sentido de producir la sustancia que se ha retirado.

Cambio de presión donde intervienen los gases

Cuando se varía la presión sobre el sistema en equilibro, se ha observado lo siguiente:

1. Aumento de Presión: El equilibrio se desplaza reaccionando químicamente hacia donde hay menor volumen.
2. Disminución de Presión: El equilibrio se desplaza reaccionando químicamente hacia donde hay mayor volumen.

Cuando el volumen de los reaccionantes de la reacción directa es igual al volumen de los reaccionantes de la reacción inversa, los cambios de presión no afectan el equilibrio.

Cambios de temperatura

Ecuación termoquímica en equilibrio:

La reacción Directa es Endotérmica (absorbe el calor), ya que el termino de energía está precedida del signo (+).

La reacción inversa es Exotérmica (desprende calor) ya que al pasar el termino de energía térmica al segundo miembro, esta queda precedida del signo (-).

Aumento de temperatura

El equilibrio se desplaza reaccionando químicamente en el sentido de la reacción que absorbe energía térmica, es decir, la reacción endotérmica. En la ecuación termoquímica usada como ejemplo, se favorece la reacción directa, o sea, la descomposición del .

Disminución de temperatura

El equilibrio se desplaza reaccionando químicamente en el sentido de la reacción que desprende energía térmica, es decir la reacción exotérmica. En la ecuación termo química usada como ejemplo, se favorece la reacción inversa, o sea, la reacción

Catalizador

Un catalizador acelera o retarda ambas reacciones en igualdad de condiciones, por lo tanto, no afecta la posición de equilibrio de un sistema químico reaccionante.

Expresión matemática

La Constante De Equilibrio Kc

Se tiene la siguiente ecuación para la reacción en solución en equilibrio y a temperatura constante.

La rapidez de cada una de las reacciones está dada por la ley de Acción de Masas:

Donde Kd y Ki son las constante de rapidez de la reacción directa y de la reacción inversa respectivamente.

Como en el equilibrio se tiene que:

Al despejar el cociente se obtiene:

El cociente es otra constante que se representa por Kc y se denomina constante de equilibrio.

La Kc para una reacción tiene un valor único a una determinada temperatura.

La Constante Kc para una reacción en equilibrio

“Es una fracción cuyo numerador es el producto de las concentraciones en mol/L de las sustancias del lado derecho y el denominador es el producto de las concentraciones en mol/L de las sustancias del lado izquierdo, cada concentración elevada a una potencia igual al coeficiente de la respectiva sustancia en la ecuación química balanceada”.