Cómo calcular la constante de equilibrio sin concentraciones
En algunas reacciones químicas, el cambio no es permanente: los productos pueden formar a veces los reactivos. Si las reacciones de avance y retroceso ocurren simultáneamente, entonces se conoce como una reacción reversible. En estos casos, se puede calcular la constante de equilibrio utilizando la concentración molar (Kc) de las sustancias químicas, o utilizando su presión parcial (Kp).
Para entender la progresión de una reacción reversible, en el caso de que la reacción no esté todavía en equilibrio, debes utilizar el cociente de reacción. En cada caso, las ecuaciones son bastante similares. Para la reacción:
Para ahorrar tiempo, comience los cálculos con el cambio en el número de moles. Si es cero (Δn=0 \footnotesize \Delta n = 0Δn=0) entonces Kc es igual a Kp. Si no es así, lee el último párrafo de este artículo, utiliza las unidades correctas y encuentra la respuesta en menos de unos minutos (o segundos si utilizas nuestra calculadora de Kp 😉 ).
Lo más importante a la hora de calcular la constante de equilibrio en función de la presión es tener en cuenta únicamente los componentes en fase gaseosa. Por ejemplo, el Kp de la siguiente reacción heterogénea:
Calculadora de la constante de equilibrio energía libre
La constante de equilibrio se calcula mediante una expresión que relaciona las cantidades relativas de reactivos y productos en un sistema en equilibrio. Por ejemplo, tomemos la reacción aA + bB ⇌ cC + dD. Para encontrar la constante de equilibrio Kc, utilizamos la expresión Kc = [C]eqmc [D]eqmd / [A]eqma [B]eqmb. Simplemente sustituye las concentraciones de equilibrio de todas las especies implicadas en la reacción en la expresión, y deberías obtener un valor de Kc. Consulta el resto de este artículo para ver algunos ejemplos prácticos.
La constante de equilibrio varía en función de la temperatura de la reacción. Si cambias la temperatura, cambiarás el valor de la constante de equilibrio. Esto significa que, al calcular la constante de equilibrio, debes asegurarte de especificar la temperatura del sistema.También puedes utilizar la ecuación de van’t Hoff para calcular el cambio de K con la temperatura. En este caso, se trabaja bajo el supuesto de que la entalpía y la entropía del sistema no cambian (significativamente) con el cambio de temperatura (aproximación generalmente aceptable).
Constante de equilibrio kc
Una cuestión secundaria es ¿cuáles son las unidades de la Kc? Y, para el caso, de la Kp. Por razones que van más allá del alcance de esta lección, la respuesta es ninguna. La constante de equilibrio no tiene unidades.
Un consejo: es posible que tu profesor insista en poner unidades a la constante de equilibrio. Por favor, no te acerques a él/ella y le anuncies que está equivocado porque lo dice un tipo en Internet. Eso NO hará feliz a tu profesor.
Por favor, ten mucho cuidado al usar tu calculadora para resolver estos problemas. Cuando resolví este problema mientras escribía la primera edición de este tutorial (el 28 de diciembre de 1998), primero obtuve una respuesta de aspecto muy extraño que no me pareció correcta, así que lo volví a hacer. Efectivamente, he cometido un error de entrada en alguna parte del problema.
Lo que subraya mi petición de cuidado es la diferencia entre tú y yo en la resolución de problemas. El problema anterior es rutinario para mí y sólo en base a la experiencia rechacé mi primera respuesta por ser incorrecta (se “sentía” mal). Vosotros no tenéis esa experiencia, así que no tenéis la sensación. ¡¡¡Sin embargo!!!
Presión constante de equilibrio
Dado que un estado de equilibrio se alcanza cuando la velocidad de reacción hacia adelante es igual a la velocidad de reacción hacia atrás, bajo un conjunto dado de condiciones debe haber una relación entre la composición del sistema en el equilibrio y la cinética de una reacción (representada por las constantes de velocidad). Podemos mostrar esta relación utilizando el sistema descrito en la ecuación 15.1, la descomposición de N2O4 en NO2. Tanto la reacción directa como la inversa de este sistema consisten en una única reacción elemental, por lo que las velocidades de reacción son las siguientes:
La relación de las constantes de velocidad nos da una nueva constante, la constante de equilibrio (K)La relación de las constantes de velocidad para la reacción directa y la reacción inversa; es decir, K=kf/kr. También es la constante de equilibrio calculada a partir de las concentraciones de la solución: K=[C]c[D]d/[A]a[B]b para la reacción general aA+bB⇌cC+dD, en la que cada componente está en solución. que se define como sigue:
Por lo tanto, existe una relación fundamental entre la cinética química y el equilibrio químico: bajo un conjunto dado de condiciones, la composición de la mezcla de equilibrio está determinada por las magnitudes de las constantes de velocidad de las reacciones directa e inversa.
