Factores que Influyen en el Equilibrio Químico y la Solubilidad: Teoría y Conceptos Clave

Equilibrio Químico: Definición y Factores Influyentes

El equilibrio químico es un estado dinámico de un sistema químico que se alcanza a una temperatura determinada, caracterizado por valores específicos de las concentraciones de las sustancias reaccionantes y los productos. Este estado se mantiene constante en el tiempo, a menos que se introduzca una perturbación externa.

Principio de Le Chatelier: Respuesta a Perturbaciones

El principio de Le Chatelier establece que si un sistema en equilibrio se somete a una perturbación externa que lo altera, el sistema evolucionará en la dirección que contrarreste dicha perturbación, buscando restablecer un nuevo estado de equilibrio.

Factores que Afectan el Equilibrio Químico

1. Variación de la Concentración

Cuando se añade una sustancia (reactivo o producto) a un sistema en equilibrio, este se desplazará en la dirección que consuma la sustancia añadida. De manera inversa, si se retira una sustancia, el equilibrio se desplazará en la dirección que la reponga.

2. Variaciones de Presión y Volumen

Consideremos un sistema gaseoso en un cilindro con un émbolo móvil. Según el principio de Le Chatelier:

• Un aumento de presión (disminución de volumen) desplazará el equilibrio hacia donde haya un menor número de moles de especies gaseosas.
• Una disminución de presión (aumento de volumen) desplazará el equilibrio hacia donde haya un mayor número de moles de especies gaseosas.
• Si no hay variación en el número de moles gaseosos, el equilibrio no se verá afectado por cambios de presión o volumen.

3. Adición de un Gas Inerte

• A volumen constante: La adición de un gas inerte aumenta la presión total, pero no afecta las presiones parciales de los gases reaccionantes ni la constante de equilibrio (Kc). Por lo tanto, el equilibrio no se desplaza.
• A presión constante: La adición de un gas inerte aumenta el volumen total. Esto puede provocar un desplazamiento del equilibrio, dependiendo de si hay un cambio en el número de moles gaseosos en la reacción.

4. Variación de Temperatura

Las constantes de equilibrio Kc y Kp son dependientes de la temperatura. El efecto de la temperatura depende del carácter exotérmico o endotérmico de la reacción:

• Reacciones exotérmicas: Un aumento de temperatura disminuye las constantes Kc y Kp, desplazando el equilibrio hacia los reactivos.
• Reacciones endotérmicas: Un aumento de temperatura aumenta las constantes Kc y Kp, desplazando el equilibrio hacia los productos.

5. Efecto de un Catalizador

Un catalizador aumenta la velocidad de las reacciones directa e inversa en la misma proporción, disminuyendo la energía de activación. Un catalizador no afecta la posición del equilibrio, solo acelera el proceso para alcanzarlo.

Factores que Afectan la Solubilidad de los Precipitados

La solubilidad de un precipitado puede verse afectada por varios factores:

• Efecto del ion común: La presencia de un ion común disminuye la solubilidad del precipitado.
• Efecto del pH (acidez): El pH puede influir significativamente en la solubilidad, especialmente si el precipitado contiene un anión básico o un catión ácido.
• Formación de un ion complejo estable: Un ion complejo es una especie que contiene un catión metálico central unido a uno o más ligandos (moléculas o iones) mediante enlaces covalentes coordinados. La formación de complejos estables puede aumentar la solubilidad de un precipitado.
• Procesos redox: Las reacciones de oxidación-reducción pueden afectar la solubilidad si uno de los iones del precipitado cambia su estado de oxidación.

Concepto de Ácido y Base: Teoría de Arrhenius

Arrhenius definió un ácido como una sustancia que, en disolución acuosa, se disocia produciendo iones hidrógeno (H⁺).