Equilibrio Químico: Constantes, Grado de Disociación y Principio de Le Châtelier

Equilibrios Homogéneos y Heterogéneos

Equilibrios Homogéneos: Reactivos y productos se encuentran en el mismo estado físico. Equilibrios Heterogéneos: Reactivos y productos se encuentran en distinto estado físico.

Constante de Equilibrio (Kc)

La ley de acción de masas establece que la constante de equilibrio (Kc) es igual al producto de las concentraciones de los productos, elevadas a sus respectivos coeficientes estequiométricos, dividido entre el producto de las concentraciones de los reactivos, elevadas a sus respectivos coeficientes estequiométricos. El valor de Kc es específico de cada reacción química e independiente de las concentraciones iniciales de reactivos y productos. Solo depende de la temperatura.

• Si T = constante, entonces Kc = constante.

Grado de Disociación (α)

El grado de disociación (α) indica la cantidad, en tanto por uno, de reactivo que ha reaccionado. Se calcula como el cociente entre la cantidad de reactivo que ha reaccionado, expresada en moles, y la cantidad de reactivo inicial:

Cociente de Reacción (Qc)

El cociente de reacción (Qc) tiene la misma forma que la expresión de la constante de equilibrio y representa la razón matemática de las concentraciones iniciales de reactivos y productos.

• Si Qc = 0, la reacción se desplaza hacia la derecha.
• Si Qc = ∞, la reacción se desplaza hacia la izquierda.
• Si Qc = Kc, el sistema está en equilibrio.
• Si Qc < Kc, la reacción se desplaza hacia la derecha.
• Si Qc > Kc, la reacción se desplaza hacia la izquierda.

Constante de Equilibrio en función de las presiones parciales (Kp)

Kp es independiente de las concentraciones iniciales de reactivos y productos, y solo depende de la temperatura.

Principio de Le Châtelier

Cuando se somete un sistema en equilibrio a una modificación de la concentración de las especies reaccionantes, de la presión o de la temperatura, el sistema responde alcanzando un nuevo equilibrio que contrarresta parcialmente el efecto de la modificación.

Modificaciones del Equilibrio

Modificación de la Concentración

• Aumentando la concentración de reactivos o disminuyendo la de productos (Qc < Kc): la reacción se desplaza hacia la derecha.
• Disminuyendo la concentración de reactivos o aumentando la de productos (Qc > Kc): la reacción se desplaza hacia la izquierda.

Modificación de la Presión o el Volumen

Si T = constante:

• Presión:
  • Añadiendo o extrayendo una de las especies en estado gaseoso: se modifica la concentración y la reacción se desplaza según el apartado anterior.
  • Añadiendo un gas inerte a volumen constante: no hay efecto en el equilibrio, ya que aumenta la presión total pero no las presiones parciales. Si se mantiene la presión total constante, aumentaría el volumen de la mezcla y se aplicaría el criterio de desplazamientos estudiado.
  • Modificando el volumen del sistema: una disminución del volumen implica un aumento de la presión, y viceversa.
• Volumen:
  • Aumentando el volumen: disminuye la presión y la concentración, por lo que el equilibrio se desplazará hacia donde se produce un mayor número de moles gaseosos.
  • Disminuyendo el volumen: aumenta la presión y las concentraciones, por lo que el equilibrio se desplazará hacia donde se produce un menor número de moles gaseosos.

Modificación de la Temperatura

• Un aumento de temperatura favorece el sentido en que la reacción es endotérmica.
• Una disminución de la temperatura favorece el sentido en que la reacción es exotérmica.