Diferencia entre equilibrio estático y equilibrio dinámico en física
La palabra equilibrio deriva del latín equilibrium que significa “un equilibrio igual”. Por lo tanto, podemos decir que es un estado en el que las fuerzas opuestas están equilibradas o un sistema que no cambia con el tiempo, es decir, que no actúa ninguna fuerza neta.
El equilibrio se divide en dos tipos: equilibrio estático y equilibrio dinámico. El equilibrio estático se define como un estado del cuerpo en el que la fuerza resultante ejercida sobre un objeto es nula y el objeto está inmóvil.
Se dice que una reacción está en equilibrio dinámico cuando los reactivos se convierten en productos y los productos se convierten en reactivos a una velocidad igual y constante. Por tanto, el equilibrio es el estado de tasa igual y opuesta pero con una concentración desigual.
Consideremos que un objeto se mueve a una velocidad constante que equilibra todas las fuerzas sobre ese objeto. Se mostrará un equilibrio dinámico cuando se aplique una fuerza horizontal a un objeto y haga que se mueva sobre una superficie horizontal con una velocidad constante. Aquí la fuerza aplicada está en la dirección del movimiento mientras que se produce una fuerza de fricción que está en la dirección opuesta y equilibra la fuerza aplicada – produciendo ninguna fuerza desequilibrada en un objeto. Pero como el objeto está en movimiento, continúa moviéndose con una velocidad constante, como se muestra en la figura siguiente:
Ejemplos de equilibrio estático y dinámico
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.
Química de equilibrio estático
El equilibrio dinámico es un estado en el que la relación entre productos y reactivos en una reacción química permanece constante. La relación constante entre productos y reactivos no significa que la reacción sea completamente estática o que los reactivos no reaccionen para formar productos, y viceversa. Este tipo de equilibrio es “dinámico” porque hay un intercambio constante entre reactivos y productos, ya que la reacción sigue consumiendo reactivos para formar productos y consumiendo productos para formar reactivos. La proporción entre productos y reactivos no cambia porque la velocidad de la reacción que favorece a los productos y la velocidad de la reacción que favorece a los reactivos son iguales. La igualdad de velocidades hace que no cambie la proporción entre productos y reactivos a lo largo del tiempo, por lo que se dice que la reacción está en equilibrio o en estado estacionario.
Una reacción debe ser reversible para alcanzar cualquier forma de equilibrio dinámico. Una reacción reversible es una reacción química en la que los reactivos pueden reaccionar para formar productos que pueden reaccionar entre sí para formar los reactivos originales. Las reacciones reversibles suelen favorecer a los reactantes o a los productos, por lo que aunque es posible que la reacción proceda en ambos sentidos, la reacción tiende a producir más de uno que de otro. Esto significa que la “posición” de un equilibrio dinámico puede implicar una mayor cantidad de productos o de reactivos. Una “constante de equilibrio” se utiliza para describir y realizar cálculos relativos a la posición del equilibrio de una reacción determinada.
Química de equilibrio estático frente a química de equilibrio dinámico
Equilibrio dinámico Por el contrario, en química, cuando un sistema está en estado de equilibrio, las partículas del sistema se mueven y cambian constantemente aunque no haya ningún cambio visible. La velocidad de los reactivos y la de los productos son iguales. Por eso, en un sistema en equilibrio dinámico no se produce ningún cambio en el sistema de reacción.
Equilibrio de fase o físicoCuando una misma sustancia se encuentra en varias fases dentro de un sistema como resultado de un cambio físico, este fenómeno se conoce como equilibrio de fase o físico Por ejemplo, en una botella de agua, las moléculas pasan constantemente de la fase líquida a la fase gaseosa, pero este hecho no puede verse.
Equilibrio de solubilidadEl equilibrio de solubilidad es un estado en el que un soluto está disuelto en un disolvente o una solución, y un exceso del soluto está en contacto con la solución saturada. Por ejemplo, el té es una solución en la que el disolvente es el agua y el soluto es el azúcar. Cuando se vierte un exceso de azúcar, éste ya no puede disolverse y se hunde en el fondo. Parece que no ocurre nada, pero en realidad, el azúcar del fondo se disuelve constantemente al mismo ritmo que el azúcar disuelto vuelve a ser sólido.
