Constante de equilibrio
La constante de equilibrio, K, expresa la relación entre los productos y los reactivos de una reacción en equilibrio con respecto a una unidad específica. Este artículo explica cómo escribir las expresiones de las constantes de equilibrio e introduce los cálculos relacionados con la constante de equilibrio de concentración y de presión parcial.
Una reacción homogénea es aquella en la que los estados de la materia de los productos y las reacciones son todos iguales (la palabra “homo” significa “igual”). En la mayoría de los casos, el disolvente determina el estado de la materia de la reacción global. Por ejemplo, la síntesis de metanol a partir de una mezcla de monóxido de carbono e hidrógeno es una mezcla gaseosa homogénea, que contiene dos o más sustancias:
En el equilibrio, la velocidad de la reacción directa e inversa son iguales, lo que se demuestra con las flechas. Sin embargo, la constante de equilibrio da la relación entre las unidades (presión o concentración) de los productos y los reactivos cuando la reacción está en equilibrio.
Una reacción heterogénea es aquella en la que uno o más estados de la reacción difieren (la palabra griega “heteros” significa “diferente”). Por ejemplo, la formación de una solución acuosa de yoduro de plomo (II) crea una mezcla heterogénea que tiene partículas tanto en estado sólido como acuoso:
Equilibrio químico pdf
En esta página se analiza la relación entre las constantes de equilibrio y el principio de Le Chatelier. A menudo los estudiantes se confunden sobre cómo es posible que la posición de equilibrio cambie al cambiar las condiciones de una reacción, aunque la constante de equilibrio siga siendo la misma.
La posición de equilibrio cambia si se modifica la concentración de algo presente en la mezcla. Según el principio de Le Chatelier, la posición de equilibrio se desplaza de forma que tiende a deshacer el cambio que has realizado.
Supongamos que la constante de equilibrio no debe cambiar si disminuyes la concentración de C, porque las constantes de equilibrio son constantes a temperatura constante. ¿Por qué la posición de equilibrio se mueve como lo hace?
Si disminuyes la concentración de C, la parte superior de la expresión Kc se hace más pequeña. Eso cambiaría el valor de Kc. Para que eso no ocurra, las concentraciones de C y D tendrán que volver a aumentar, y las de A y B deberán disminuir. Eso sucede hasta que se alcanza un nuevo equilibrio, cuando el valor de la expresión de la constante de equilibrio vuelve a ser el que era antes.
Constante cinética
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.
Encontrar la concentración de equilibrio
Calcular el valor de la constante de equilibrio de una reacción es útil para determinar la cantidad de cada sustancia que se forma en el equilibrio como proporción de cada una. La constante no depende de las concentraciones iniciales de los reactivos y los productos, ya que siempre se alcanzará la misma proporción después de un cierto período de tiempo. Sin embargo, la constante puede verse influida por:
Las constantes de equilibrio son útiles si se quieren entender procesos bioquímicos como el transporte de oxígeno por la hemoglobina o la homeostasis ácido-base en los seres humanos. Los cambios en la homeostasis ácido-base se reflejan principalmente en los cambios del pH sanguíneo arterial y venoso. Los médicos también comprobarán la constante de equilibrio de la transferrina en la sangre, ya que la saturación de la transferrina es un síntoma de anemia ferropénica.
Esta ecuación ayuda a explicar qué se verá favorecido por el equilibrio: los reactivos o los productos. Esto puede dar información importante sobre la naturaleza de la reacción y su mecanismo. A continuación encontrará más información sobre este tema.
