Equilibrio Químico: Características, Ley de Acción de Masas y Principio de Le Chatelier

Características del Equilibrio Químico: Es un proceso químico reversible y dinámico. Debe realizarse en un recipiente aislado. En el equilibrio, están presentes todas las sustancias que participan en la reacción. Al haber equilibrio en ambos procesos, ΔG = 0. Al alcanzar el equilibrio, la presión (P) y las concentraciones ([]) son constantes. A nivel molecular, la reacción continúa en ambos sentidos con igual velocidad. Si la reacción se desplaza hacia la derecha, es exotérmica; hacia la izquierda, es endotérmica. Los equilibrios químicos pueden ser homogéneos (todas las sustancias están en la misma fase) o heterogéneos.

Ley de Acción de Masas (LAM)

Sea una reacción elemental en la que los coeficientes estequiométricos coinciden con los órdenes de reacción respecto a cada reactivo: aA + bB ⇌ cC + dD. La Ley de Acción de Masas establece que, en una reacción elemental, el producto de las concentraciones en el equilibrio de los productos de reacción elevadas a sus respectivos coeficientes estequiométricos, dividido por el producto de las concentraciones en el equilibrio de los reactivos elevadas a sus respectivos coeficientes estequiométricos, es una constante para cada temperatura (T), llamada constante de equilibrio (K).

Expresión de la constante de equilibrio:

Kc = ([C]^c [D]^d) / ([A]^a [B]^b)

Esta ley no se puede aplicar en reacciones no elementales.

Características de la Constante de Equilibrio (K)

• K es función exclusiva de la temperatura: Kc = f(T).
• El valor de K es para un equilibrio determinado a una temperatura dada y con un ajuste estequiométrico definido.
• Tanto K como la variación de entalpía (ΔH) se refieren a la reacción directa.
• K se puede expresar en función de Kc (concentraciones), Kp (presiones parciales) y Kx (fracción molar). No tiene unidades, pues se definen respecto a 1 atm.
• Si Kc >>> 1, las concentraciones de los productos son mucho mayores que las concentraciones de los reactivos, y el equilibrio está muy desplazado hacia la derecha. Si Kc <<< 1, ocurre lo contrario.
• Por convenio, los equilibrios se escriben de tal forma que la reacción directa sea exotérmica a 1 atm y 298 K.

Cociente de Reacción (Q)

El cociente de reacción (Q) es el valor que resulta de aplicar la expresión de la LAM a una reacción reversible en cualquier momento de su desarrollo. Permite saber en qué sentido va a progresar la reacción:

• Si Q = Kc, el sistema está en equilibrio.
• Si Q < Kc, la reacción se desplaza hacia la derecha para que el sistema alcance el equilibrio.
• Si Q > Kc, la reacción se desplaza hacia la izquierda.

Grado de Disociación (α)

El grado de disociación (α) es el tanto por uno de los moles disociados de una sustancia al llegar al equilibrio.

Equilibrio Heterogéneo

La concentración de un sólido o líquido puro a una temperatura dada tiene un valor constante que no depende de la cantidad de sustancia. Los líquidos y sólidos, aunque no intervienen en el equilibrio, participan en la reacción.

Principio de Le Chatelier

"Si en un sistema en equilibrio se modifican algunos de los factores que influyen en él (presión, temperatura, concentración, volumen), el sistema evoluciona para alcanzar una nueva posición de equilibrio, y lo hace en el sentido que tienda a disminuir la variación producida".

Variación de la Temperatura (T)

Como la temperatura varía, la constante de equilibrio (Kp y Kc) también varía.