Unidades de la constante de equilibrio
Hay algunas circunstancias en las que, dadas unas cantidades iniciales y la Keq, habrá que determinar las concentraciones de todas las especies cuando se alcance el equilibrio. Tales cálculos no son difíciles de hacer, especialmente si se aplica un enfoque coherente. Aquí consideraremos dicho enfoque.
Dado que tenemos las concentraciones de los reactivos pero no de los productos, suponemos que la reacción procederá en la dirección de avance para hacer productos. Pero, ¿cuánto avanzará? No lo sabemos, así que asignemos una variable. Supongamos que x M H2 reacciona cuando la reacción llega al equilibrio. Esto significa que en el equilibrio nos queda (1,0 – x) M H2.
Según la ecuación química equilibrada, el H2 y el Cl2 reaccionan en una proporción 1:1. ¿Cómo lo sabemos? Los coeficientes de estas dos especies en la ecuación química balanceada son 1 (sin escribir, por supuesto). Esto significa que si x M de H2 reacciona, x M de Cl2 también lo hace. Si empezamos con 1,0 M de Cl2 al principio y reaccionamos x M, nos queda (1,0 – x) M de Cl2 en el equilibrio.
Mesa de hielo
se supone que el cociente de actividad es constante. Para que esta suposición sea válida, las constantes de equilibrio deben determinarse en un medio de fuerza iónica relativamente alta. Cuando esto no es posible, se debe considerar la posible variación de la actividad.
La expresión de equilibrio anterior es una función de las concentraciones [A], [B], etc. de las especies químicas en equilibrio. El valor de la constante de equilibrio puede determinarse si se puede medir cualquiera de estas concentraciones. El procedimiento general es que la concentración en cuestión se mide para una serie de soluciones con concentraciones analíticas conocidas de los reactivos. Típicamente, se realiza una valoración con uno o más reactivos en el recipiente de valoración y uno o más reactivos en la bureta. Conociendo las concentraciones analíticas de los reactivos inicialmente en el recipiente de reacción y en la bureta, se pueden derivar todas las concentraciones analíticas en función del volumen (o masa) de titulante añadido.
Existen cuatro métodos experimentales principales. Para los métodos menos utilizados, véase Rossotti y Rossotti[1] En todos los casos, el rango puede ampliarse utilizando el método de la competencia. Un ejemplo de la aplicación de este método se encuentra en el cianuro de paladio(II).
Calcula el valor de la constante de equilibrio kp a esta temperatura
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.
Calculadora de la constante de equilibrio
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).
