Equilibrio Químico: Conceptos Clave y Aplicaciones

Equilibrio Dinámico

¿Qué quiere decir que un equilibrio químico es un equilibrio dinámico? Se trata de un equilibrio dinámico en el que a nivel microscópico las moléculas siguen reaccionando en los dos sentidos, pero a nivel macroscópico las propiedades permanecen constantes (la presión, la concentración, la temperatura).

Ley del Equilibrio Químico o Ley de Acción de Masas

Definición: Cuando una reacción química llega al equilibrio, el cociente entre el producto de las concentraciones molares de productos y de reactivos, todas ellas elevadas a sus respectivos coeficientes estequiométricos, es una cantidad constante.

Cociente de Concentraciones o Cociente de Reacción

Definición: Se emplea el denominado cociente de concentraciones o cociente de reacción, que tiene la misma expresión que la constante de equilibrio, pero en el que las concentraciones de los reactivos y productos no son las del equilibrio.

Diferencia entre Constante de Equilibrio (K_c) y Cociente de Concentraciones (Q_c)

Las concentraciones que aparecen en la expresión de la constante de equilibrio son las que mantienen las sustancias en el equilibrio, mientras que las concentraciones que aparecen en el cociente de concentraciones no son las del equilibrio.

Comportamiento según la relación entre Q_c y K_c

• Si Q_c < K_c: La reacción se desplaza hacia la derecha.
• Si Q_c > K_c: La reacción se desplaza hacia la izquierda.
• Si Q_c = K_c: La reacción está en equilibrio.

Relación entre K_c y K_p

En general, las constantes están relacionadas por la expresión: K_p = K_c(RT)^Δn

Relación entre Presión Parcial, Fracción Molar y Presión Total

P_i = X_i * P_t

Concepto de Grado de Disociación (α)

La existencia de procesos reversibles implica que no haya conversión total de reactivos en productos, y se define el grado de disociación, α, como la fracción de mol que se disocia, es decir, el tanto por uno de moléculas disociadas de la especie en cuestión.

Definición de Solubilidad

Solubilidad es la concentración de soluto en una disolución saturada. La solubilidad de un soluto en un disolvente es la cantidad máxima de soluto que se puede disolver en una cantidad dada de disolvente o de disolución a una temperatura determinada. Suele expresarse en moles de soluto por litro de disolución, o gramos de soluto por litro de disolución.

Definición de Disolución Saturada

Es aquella que presenta la máxima cantidad de soluto en disolución. Contiene la máxima cantidad de soluto disuelto a una temperatura dada.

Definición de Producto de Solubilidad o Constante del Producto de Solubilidad (K_ps)

La constante del producto de solubilidad K_ps mide el valor máximo que puede alcanzar el producto de las concentraciones de los iones disueltos procedentes de un compuesto. Representa una medida de la solubilidad del compuesto.

Diferenciar Q_ps de K_ps

El producto de solubilidad nos permite predecir qué sucederá en una disolución acuosa en la que se hallan presentes los iones de un compuesto en una determinada concentración. Para ello definimos el Q_ps, que es el producto de las concentraciones molares de los iones presentes en una disolución, en unas condiciones cualesquiera, es decir, condiciones que no son de equilibrio, elevadas a sus correspondientes coeficientes estequiométricos.

Comportamiento según la relación entre Q_ps y K_ps en un Equilibrio de Precipitación-Solubilidad

• Si Q_ps < K_ps, entonces no hay precipitado. La disolución está insaturada. Podrá seguir disolviéndose más sustancia.
• Si Q_ps = K_ps, entonces hay equilibrio de solubilidad. La disolución está saturada. Se disuelve el sólido en la misma extensión en que los iones disueltos pasan al precipitado.
• Si Q_ps > K_ps, entonces se formará precipitado. La disolución está sobresaturada. Precipita sustancia hasta que la concentración de sus iones en disolución sea la que permite su K_ps.