Equilibrio químico
Hay algunas propiedades que tienen todos los líquidos. El líquido con el que estamos más familiarizados es probablemente el agua, y tiene estas propiedades. Otros líquidos también las tienen, algo que hay que tener en cuenta.
Todos los líquidos tienen una cierta porción de sus partículas que tienen suficiente energía para entrar en la fase gaseosa, y si estas partículas están en la superficie del líquido, lo hacen (véase la figura 10.1 “Evaporación”). La formación de un gas a partir de un líquido a temperaturas inferiores al punto de ebullición se denomina evaporación. A estas temperaturas, el material en fase gaseosa se llama vapor, en lugar de gas; el término gas se reserva para cuando la fase gaseosa es la fase estable.
Si el volumen disponible es lo suficientemente grande, finalmente todo el líquido se convertirá en vapor. Pero si el volumen disponible no es suficiente, finalmente algunas de las partículas de vapor volverán a entrar en la fase líquida (véase la figura 10.2 “Equilibrio”). En algún momento, el número de partículas que entran en la fase de vapor será igual al número de partículas que salen de la fase de vapor, por lo que no hay un cambio neto en la cantidad de vapor en el sistema. Decimos que el sistema está en equilibrio. La presión parcial del vapor en el equilibrio se llama presión de vapor del líquido.
Ley de acción de masas
El equilibrio dinámico es un concepto importante en química. Pero, ¿qué es exactamente el equilibrio dinámico? ¿Cómo es posible que algo sea dinámico y a la vez esté en equilibrio? Sigue leyendo para conocer la mejor definición de equilibrio dinámico, los ejemplos más comunes de equilibrio dinámico y cómo el equilibrio dinámico y el estático pueden parecer iguales, pero en realidad son muy diferentes.
Las reacciones químicas pueden ir en ambas direcciones (adelante y atrás) o sólo en una. Las que van en dos direcciones se conocen como reacciones reversibles, y puedes identificarlas por las flechas que van en dos direcciones, como el ejemplo de abajo.
El equilibrio dinámico sólo se da en las reacciones reversibles, y es cuando la velocidad de la reacción directa es igual a la velocidad de la reacción inversa. Estas ecuaciones son dinámicas porque las reacciones directa e inversa siguen ocurriendo, pero las dos velocidades son iguales e invariables, por lo que también están en equilibrio.
El equilibrio dinámico es un ejemplo de un sistema en estado estacionario. Esto significa que las variables de la ecuación no cambian con el tiempo (ya que las tasas de reacción son iguales). Si observas una reacción en equilibrio dinámico, parecerá que no ocurre nada, ya que las concentraciones de cada sustancia permanecen constantes. Sin embargo, en realidad las reacciones están ocurriendo continuamente.
Constante de equilibrio
La flotación depende de la densidad. Si un objeto tiene una densidad inferior a la del agua, flota. El principio de la flotación fue establecido por Arquímedes. Este artículo trata de lo que es la flotación, las leyes de la flotación, sus aplicaciones y ejemplos.
Arquímedes, el científico de la antigua Grecia, fue el primero en enunciar el principio de la flotación. Según él, todos los objetos colocados en un líquido experimentan una fuerza ascendente que permite que el cuerpo flote si desplaza el agua con un peso igual al del cuerpo. Esta fuerza ascendente se conoce como fuerza de flotación y la ley se conoce como ley de la flotabilidad. Principalmente, la flotación depende de la densidad. Si un objeto tiene una densidad menor que la del agua, flota. Por ejemplo, la hoja de una planta flota en el agua porque la densidad de la hoja es menor que la del agua. Una piedra arrojada al agua se hunde porque la densidad de la piedra es mayor que la densidad del agua.¿Has pensado alguna vez que un barco de varias toneladas flota mientras que una aguja se hunde? Esto se puede explicar de la siguiente manera: Un barco está hecho de hierro y acero, pero tiene mucho espacio lleno de aire. Esto hace que el barco desplace el agua con un peso igual al del barco. Por otro lado, la aguja desplaza más agua que su peso y por eso se hunde.¿Qué es el Principio de Arquímedes?
Calculadora de la constante de equilibrio
Cuando un objeto se mantiene inmóvil bajo el agua, parece pesar menos que en el aire porque la fuerza de flotación ayuda a mantenerlo en pie (equilibrar su peso). Por esta razón, la fuerza reducida que hay que aplicar para sostener el objeto se conoce como peso aparente. Cuando se utiliza una balanza para pesar un objeto sumergido en el agua, la balanza leerá el peso aparente. Cuando se realiza un pesaje hidrostático para medir la composición corporal, el peso aparente suele denominarse peso bajo el agua ().
Cuando se pesa bajo el agua, sabemos que la fuerza de flotación debe ser igual a la diferencia entre el peso y el peso aparente porque el objeto permanece inmóvil, lo cual es un estado conocido como equilibrio estático. Para que un objeto esté en equilibrio estático, todas las fuerzas que actúan sobre él deben estar equilibradas, de modo que no haya ninguna fuerza neta. En el caso del pesaje bajo el agua, la fuerza de flotación más la fuerza proporcionada por la balanza deben equilibrar perfectamente el peso del objeto, siempre que éste se mantenga quieto. Podemos utilizar flechas para representar las fuerzas sobre un objeto y visualizar cómo se equilibran o desequilibran. Este tipo de diagrama se conoce como diagrama de cuerpo libre (DCL). La dirección de las flechas muestra la dirección de las fuerzas y la longitud de las flechas muestra el tamaño (magnitud) de la fuerza. En este caso, llamamos a las flechas vectores y decimos que las fuerzas que representan son cantidades vectoriales. El FBD de una persona sometida a un pesaje hidrostático tendría el siguiente aspecto:
