Calculadora de la constante de equilibrio
En esta página se explica lo que se entiende por constante de equilibrio, introduciendo las constantes de equilibrio expresadas en términos de concentraciones, Kc. Se supone que estás familiarizado con el concepto de equilibrio dinámico y que sabes lo que significan los términos “homogéneo” y “heterogéneo” aplicados a las reacciones químicas.
Si dejas que esta reacción alcance el equilibrio y luego mides las concentraciones de equilibrio de todo, puedes combinar estas concentraciones en una expresión conocida como constante de equilibrio.
La constante de equilibrio siempre tiene el mismo valor (siempre que no se modifique la temperatura), independientemente de las cantidades de A, B, C y D con las que se haya empezado. Tampoco se ve afectada por un cambio en la presión o por el uso o no de un catalizador.
Compara esto con la ecuación química del equilibrio. La convención es que las sustancias del lado derecho de la ecuación se escriben en la parte superior de la expresión Kc, y las del lado izquierdo en la parte inferior.
Combinación de las constantes 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.
Características de la constante de equilibrio
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Para entender qué son las constantes de equilibrio, empecemos por el principio. El equilibrio químico es el estado que indica que las concentraciones de reactivos y productos ya no cambian en una reacción. Cuando un equilibrio químico es el resultado de dos reacciones activas y opuestas, el equilibrio que alcanza el sistema se denomina equilibrio dinámico.
El equilibrio dinámico se refiere al estado en el que los cambios ya no son observables, pero el sistema está en constante movimiento dinámico, lo que significa que los reactivos se transforman rápidamente en productos y viceversa. El sistema se considera un sistema cerrado, lo que significa que ningún componente sale o entra en el sistema.
Constante de equilibrio kc
La constante de equilibrio es el valor del cociente de reacción que se calcula a partir de la expresión del equilibrio químico. Depende de la fuerza iónica y de la temperatura y es independiente de las concentraciones de reactivos y productos en una solución.
La constante de equilibrio es una cantidad adimensional (no tiene unidades). Aunque el cálculo se suele hacer para dos reactivos y dos productos, funciona para cualquier número de participantes en la reacción.
Para cualquier temperatura, sólo hay un valor para la constante de equilibrio. Kc sólo cambia si cambia la temperatura a la que se produce la reacción. Puedes hacer algunas predicciones sobre la reacción química basándote en si la constante de equilibrio es grande o pequeña.
Si el valor de la constante de equilibrio es pequeño, entonces el equilibrio favorece la reacción hacia la izquierda, y hay más reactantes que productos. Si el valor de Kc se aproxima a cero, se puede considerar que la reacción no se produce.
Si los valores de la constante de equilibrio para la reacción directa e inversa son casi iguales, entonces la reacción tiene la misma probabilidad de proceder en una dirección que en la otra y las cantidades de reactivos y productos serán casi iguales. Este tipo de reacción se considera reversible.
