10 ejemplos de equilibrio químico
¿Qué es el equilibrio? El equilibrio puede definirse como el estado de un objeto en el que dos o más influencias contrarias, ya sean internas, externas o una combinación de ambas, actúan sobre el cuerpo, anulándose mutuamente para mantener el objeto en el mismo estado en que se encontraba. La palabra equilibrio tiene su raíz en la palabra latina libra, que significa peso o equilibrio. Algunos ejemplos de equilibrio son:
Equilibrio dinámico¿Has estado alguna vez en un atasco en un puente entre dos ciudades y te has dado cuenta de que el tráfico en la otra dirección fluye sin problemas mientras que el de tu lado está parado? Es una pena. ¿Y si el tráfico fuera fluido en ambos lados? Mejor aún, ¿qué pasaría si el tráfico fluyera al mismo ritmo en ambas direcciones, haciendo que el número de coches en ambas ciudades se mantuviera constante? Pues bien, cuando el ritmo de entrada y salida de coches en ambas ciudades es el mismo, y el número neto de coches en cada ciudad es constante a lo largo del tiempo, todo el proceso se encuentra en un equilibrio dinámico. El equilibrio se produce cuando una reacción reversible, una reacción que procede en ambas direcciones, tiene una proporción invariable de productos y reactivos. La imagen general del equilibrio químico es estática, ya que la concentración de productos y reactivos es constante. Sin embargo, una mirada más cercana revela que el equilibrio es en realidad un proceso muy dinámico, ya que la reacción se mueve en ambas direcciones a un ritmo igual. El equilibrio dinámico es un ejemplo de función de estado estacionario. Para un sistema en estado estacionario, el comportamiento observado en el presente continúa en el futuro. Por lo tanto, una vez que una reacción ha alcanzado el equilibrio, la relación entre las concentraciones de producto y reactivo seguirá siendo la misma aunque la reacción continúe.
Dos importantes aplicaciones del equilibrio químico
El equilibrio químico se alcanza cuando la velocidad de la reacción hacia delante es igual a la velocidad de la reacción hacia atrás. En otras palabras, es el estado de un sistema en el que la concentración de los reactivos y los productos es constante, es decir, no cambia con el tiempo.
Todos los sistemas dinámicos, incluidos los sistemas químicos, tienden a establecerse en determinados puntos de equilibrio bajo ciertas condiciones. La introducción de una tensión en un sistema en equilibrio hará que el sistema cambie su equilibrio para contrarrestar la tensión y recuperar un nuevo equilibrio en un punto diferente.
Por ejemplo, el agua que fluye tiende a ir desde un punto alto hasta el nivel más bajo posible que esté en equilibrio en un terreno determinado. También se puede pensar en ello como algo similar a una simple máquina de nivelar que desplaza el punto de apoyo en función de las cargas en cada extremo de la palanca.
El equilibrio químico se da cuando una reacción química reversible no cambia la cantidad de reactivos ni de productos. Pero, aunque la concentración de reactivos y productos es constante cuando se alcanza el equilibrio, eso no significa que sean iguales.
Ejemplos del principio de Le Chatelier en la vida cotidiana
Una rama de la ingeniería utiliza la estática cuando construye puentes o edificios. El equilibrio dinámico se utiliza porque los ingenieros civiles tienen que tener en cuenta las fuerzas que se aplicarán a estas estructuras. Calculando las fuerzas que se aplican, los ingenieros mantendrán el equilibrio de la estructura contra cualquier fuerza que se ejerza, manteniendo así un estado de equilibrio.
Cuando se llena una bañera hasta un determinado nivel y se saca el tapón mientras se sigue añadiendo agua por el grifo, el agua que se saca, en teoría, será igual a la que se introduce. La cantidad de agua en la bañera permanecerá en un nivel constante, mientras se añade una cantidad fluida de agua al sistema de la bañera. Sin embargo, si el sistema cambia en algo, como el flujo de cualquiera de los extremos de la bañera, entonces el nivel del agua también cambiará dependiendo de la cantidad de cambio que se haya producido en el sistema.
La salinidad se mantiene en un nivel bastante estable, ya que siempre se añaden sólidos disueltos a través de los flujos, pero también se eliminan por muchas vías químicas, físicas o biológicas. El tiempo medio, también conocido como “tiempo de referencia”, es el tiempo que transcurre desde la entrada hasta la salida, y es diferente para cada constituyente, como los iones de sodio o los iones de magnesio, lo que da lugar a un equilibrio diferente entre las tasas de entrada y salida de los diferentes constituyentes.
Ejemplos de equilibrio químico en el cuerpo humano
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El equilibrio químico es un estado en el curso de una reacción química en el que las concentraciones de los productos y los reactivos alcanzan el límite que impide una mayor desviación. El principio de Le-Chatelier es una de las ideas fundamentales para entender el comportamiento de un sistema en equilibrio. Afirma que “si un equilibrio dinámico se ve perturbado por la modificación de las condiciones, la posición de equilibrio se desplaza para invertir parcialmente el cambio”. Otra idea importante que condujo al desarrollo de esta ciencia es el uso de la energía libre de Gibb para cuantificar el equilibrio. Se dice que “el equilibrio se alcanza cuando la energía libre de Gibbs del sistema está en su valor mínimo (suponiendo que la reacción se lleva a cabo a temperatura y presión constantes)”. La constante de equilibrio para una reacción encuentra su relación con la energía libre de Gibb como:
