En este tema se abarcará la introducción al equilibrio químico, las reacciones reversibles e irreversibles, características y clasificación del equilibrio, la constante de equilibrio y los equilibrios homogéneos y heterógeneos

1. Universidad de Oriente
Núcleo Anzoátegui
Extensión Centro Sur
Química II
Instructor:
MSc. Johhana Ospina

2. Equilibrio
 El equilibrio es un estado en el que se ha logrado el
balance entre dos o más fuerzas o situaciones. Es un
término muy amplio, que puede ser aplicado a la
física, la economía, la política, e incluso a la vida
cotidiana
Igualdad Balance Estable

3. Equilibrio Químico
Una reacción irreversible es una reacción
química que tiene lugar en un solo sentido.
Ejemplo la combustión
C3H8 + 5 O2 → 3 CO2 + 4 H2O
Reversibles
Reacciones
Irreversibles
Se llama reacción reversible que tiene
lugar en los dos sentidos, en la cual los
productos de la reacción vuelven a
combinarse para generar los reactivos
aA + bB cC + dD

4. Equilibrio Químico
Equilibrio Químico
 El Equilibrio Químico es un estado de un sistema
reaccionante en el que no se observan cambios a
medida que transcurre el tiempo, a pesar de que
siguen reaccionando entre sí las sustancias presentes.
 En la mayoría de las reacciones químicas, los
reactivos no se consumen totalmente para obtener
los productos deseados, sino que por el contrario,
llega un momento en el que parece que la reacción
ha concluido. Pero se puede comprobar analizando
los productos formados y los reactivos consumidos
que la concentración de todos permanece
constante

5. Equilibrio Químico
Equilibrio Químico
 ¿Significa esto que la se reacción se ha parado?
Evidentemente no; Una reacción en equilibrio es un
proceso dinámico en el que continuamente los reactivos
se están convirtiendo en productos y los productos se
convierten en reactivos; cuando lo hacen a la misma
velocidad nos da la sensación de que la reacción se ha
paralizado
El equilibrio químico se
establece cuando
existen dos reacciones
opuestas que tienen
lugar simultáneamente
a la misma velocidad
I2 + H2 2 HI

6. Equilibrio Químico
Equilibrio Químico
Esto en términos de velocidad, se puede expresar de la
siguiente manera:
aA + bB cC + dD
Vd
Vi
Vd: Velocidad directa
Velocidad de formación de los
productos
Vi: Velocidad inversa
Velocidad de descomposición
de los productos
Cuando ambas velocidades se igualan, se considera que el
sistema está en equilibrio

7. Equilibrio Químico
Equilibrio Químico
Características del equilibrio
 El equilibrio es dinámico
 Se da en sistema cerrado
 Reacciones reversibles
 Las concentraciones de los reactivos y productos no
cambia. Esto no significa que A y B dejan de reaccionar.
 El compuesto A sigue convirtiéndose en el compuesto B y
viceversa, pero ambos se llevan a cabo a la misma
velocidad
Vd = Vi

8. Equilibrio Químico
Equilibrio Químico
Clasificación del equilibrio
Físico
Equilibrio
Químico
Homogéneo: Todas las especies se
encuentran en la misma fase
N2(g) + 3 H2(g) 3 NH3(g)
Heterogéneo: Las especies se
encuentran distintas fases
C(s) + O2(g) CO2(g)
Se da entre dos fases de la misma
sustancia
H2O(s) CO2(g)

9. Constante de Equilibrio
 Anteriormente se pudo notar que las concentraciones
de las sustancias que intervienen en el proceso,
cuando este llega al equilibrio, se mantienen
constantes independiente de la concentración inicial.
 Esto hace pensar que debe existir una relación entre
ellas que permanezca constante, siempre y cuando
la temperatura no varíe. Fue asi que en el año 1864,
Guldberg y Waage hallaron experimentalmente que
existe una relación entre las concentraciones de
reactivos y de productos de una reacción química
una vez que esta ha alcanzado el equilibrio. A esta
relación se le llama Ley de Acción de masas.
 Ademas a esta relación se le denomina constante de
equilibrio, y se simboliza como Kc.

10. Constante de Equilibrio
Si consideramos la siguiente reacción reversible:
La velocidad directa, 𝑉𝑑 de reactivos a productos, será:
𝑉𝑑 = 𝐾𝑑. 𝐴 𝑎
𝐵 𝑏
La velocidad inversa, 𝑉𝑖 de productos a reactivos será:
𝑉𝑖 = 𝐾𝑖. 𝐶 𝑐
𝐷 𝑑
Para alcanzar el equilibrio las velocidades directa e inversa se
igualan, por lo tanto:
𝑉𝑑 = 𝑉𝑖.
𝐾𝑑. 𝐴 𝑎
𝐵 𝑏
= 𝐾𝑖. 𝐶 𝑐
𝐷 𝑑
aA + bB cC + dD
Vd
Vi

11. Constante de Equilibrio
Pasando ambas constante al mismo lado y las concentraciones al
otro:
Como a la temperatura a la que se ha realizado 𝐾𝑑 y 𝐾𝑖 es la misma,
se puede escribir:
Y por lo tanto:
Esta constante, 𝐾𝑐 es la que se denomina Constante de Equilibrio
𝐾𝑑
𝐾𝑖
=
𝐶 𝑐
𝐷 𝑑
𝐴 𝑎 𝐵 𝑏
𝐾𝑐 =
𝐾𝑑
𝐾𝑖
𝐾𝑐 =
𝐶 𝑐 𝐷 𝑑
𝐴 𝑎 𝐵 𝑏
El valor de la constante de equilibrio 𝐾𝑐 varía con la temperatura, su
valor es independiente de las concentraciones iniciales de reactivos y
productos.

12. Constante de Equilibrio
𝐾𝑐 =
𝐶 𝑐
𝐷 𝑑
𝐴 𝑎 𝐵 𝑏
Esta expresión es la denominada ley de acción de masas. Así,
la ley de acción de masas nos indica que, en un proceso
elemental, el producto de las concentraciones de los productos en
el equilibrio, elevadas a sus respectivos coeficientes
estequiométricos, dividido por el producto de las concentraciones
de los reactivos elevadas a sus respectivos coeficientes
estequiométricos, es un valor constante para cada temperatura.
Ley de Acción de masas
aA + bB cC + dD
Vd
Vi

13. Constante de Equilibrio
Aunque como vemos el valor de la constante de equilibrio 𝐾𝑐 varía con
la temperatura, su valor es independiente de las concentraciones
iniciales de reactivos y productos.
El valor de 𝐾𝑐 de una reacción química nos indica en qué grado se
produce la misma. Así:
– Cuando 𝐾𝑐 > 1, la mayoría de reactivos se convierten en productos
cuando se alcanza el equilibrio químico.
– Cuando 𝐾𝑐 ≈ ∞, prácticamente no existen más que productos, se
comporta como una reacción irreversible.
– Cuando 𝐾𝑐 < 1, al alcanzarse el equilibrio químico, solo se han
formado pequeñas concentraciones de productos, la cantidad de
reactivos es mayor.
aA + bB cC + dD
Vd
Vi
𝐾𝑐 =
𝐶 𝑐
𝐷 𝑑
𝐴 𝑎 𝐵 𝑏

14. Constante de Equilibrio
Si se considera el siguiente equilibrio
2SO2(g) + O2(g) 2 SO3(g)
Concentraciones en
equilibrio
0,34 M 0,17M 0,06M
La expresión de equilibrio queda:
𝐾𝑐 =
𝑆𝑂3
2
𝑆𝑂2
2 𝑂2
Al sustituir los valores numéricos en la expresión nos queda:
𝐾𝑐 =
0,062
0,342. 0,17
= 0,18

15. Constante de Equilibrio
Expresión de las constantes de equilibrio
La constante de equilibrio 𝐾𝑐 (En función de la
concentración):
Las [ ] son concentraciones (Molaridades).
aA + bB cC + dD
Para la reacción:
𝐾𝑐 =
𝐶 𝑐 𝐷 𝑑
𝐴 𝑎 𝐵 𝑏
En las reacciones en que intervengan gases es mas sencillo
medir presiones parciales que concentraciones. Y la constante de
equilibrio expresada en Presiones seria, 𝐾𝑝
𝐾𝑝 =
𝑃𝐶
𝑐
. 𝑃𝐷
𝑑
𝑃𝐴
𝑎
. 𝑃𝐵
𝑏
Donde 𝑃 = . 𝑅. 𝑇
Siendo 𝑅 = 0,082
𝐿.𝑎𝑡𝑚
𝑚𝑜𝑙.𝐾

16. Constante de Equilibrio
Expresión de las constantes de equilibrio
Donde XA, XB, XC y XD son las fracciones molares de las
especies A, B, C y D,
Adicionalmente La constante de equilibrio se puede exresar en
función de las fracciones molares
𝐾𝑥 =
𝑋𝐶
𝑐
. 𝑋𝐷
𝑑
𝑋𝐴
𝑎
. 𝑋𝐵
𝑏
Siendo 𝑋𝑖 =
𝑃𝑖
𝑃𝑡

17. Constante de Equilibrio
Una reacción reversible en la que intervienen reactivos y productos
en distinta fase conduce a un equilibrio heterogéneo
𝐾𝑐 =
𝐶𝑎𝑂 . 𝐶𝑂2
𝐶𝑎𝐶𝑂3
Sin embargo la concentración de un sólido al igual que su
densidad es una propiedad intensiva y no depende la cantidad de
sustancia presente.
Por esta razón, los términos 𝐶𝑎𝑂 y 𝐶𝑂2 son en sí mismos
constantes y se combinan con la constante de equilibrio
Por ejemplo : CaCO3(s) Cao(s) + CO2(g)
En el equilibrio se espera que la constante de equilibrio
sea:
𝐾𝑐.
𝐶𝑎𝐶𝑂3
𝐶𝑎𝑂
= 𝐶𝑂2
𝐾𝑐 = 𝐶𝑂2
Equilibrios heterogéneos

18. Constante de Equilibrio
𝐾𝑝 = 𝑃𝐶𝑂2
Lo que se mencionó acerca de los sólidos se aplica también a los
líquidos. Así, si un líquido o un sólido intervienen en la reacción,
su concentración se puede considerar como constante y se omite
en la expresión de la constante de equilibrio.
Siguiendo con el ejemplo
: CaCO3(s) Cao(s) + CO2(g)
La constante de equilibrio también se puede expresar
como:
Equilibrios heterogéneo

19. Constante de Equilibrio
Escriba las expresiones de las constantes de equilibrio Kc,
Kp y Kx de los siguientes sistemas, indiquen si son
homogéneos o heterogéneos:
3. 2NO(g) + O2(g) 2NO2(g)
4. 2NH3(g) + CuO(s) 3H2O(g) + N2(g) + 3Cu(s)
5. PCl5(g) PCl3(g) + Cl2(g)
6. 2BaO2(s) 2BaO2(s) + O2(g)
7. 2NH4CN(s) NH3(g) + NCN(g)
8. N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g)
Ejercicios

20. Constante de Equilibrio
Una reacción reversible en la que intervienen reactivos y productos
en distinta fase conduce a un equilibrio heterogéneo
𝐾𝑐 =
𝐶𝑎𝑂 . 𝐶𝑂2
𝐶𝑎𝐶𝑂3
Sin embargo la concentración de un sólido al igual que su
densidad es una propiedad intensiva y no depende la cantidad de
sustancia presente.
Por esta razón, los términos 𝐶𝑎𝑂 y 𝐶𝑂2 son en sí mismos
constantes y se combinan con la constante de equilibrio
Por ejemplo : CaCO3(s) Cao(s) + CO2(g)
En el equilibrio se espera que la constante de equilibrio
sea:
𝐾𝑐.
𝐶𝑎𝐶𝑂3
𝐶𝑎𝑂
= 𝐶𝑂2
𝐾𝑐 = 𝐶𝑂2
Relación entre las constantes de equilibrio