Resumen tema 6

1. TEMA 6.- EQUILIBRIO QUÍMICO
1. REACCIONES REVERSIBLES E IRREVERSIBLES:
Una reacción es IRREVERSIBLE cuando transcurre hasta que alguno de los
reactivos se consume completamente. Se producen en una única dirección. Se
representan con una flecha ( ).→
Ejemplo:
Ca(OH)2 (s) + 2 HCl (aq) CaCl→ 2 (aq) + 2 H2O (l)
Una reacción es REVERSIBLE cuando transcurre sin que ninguno de los
reactivos se consuma completamente. La conversión de reactivos en productos
no es total. Las ecuaciones se representan con una doble flecha ( ).↔
Ejemplo:
H2 + I2 2 HI↔
2. CARACTERÍSTICAS DEL EQUILIBRIO QUÍMICO:
El equilibrio químico es DINÁMICO. Cuando se alcanza el equilibrio, la
reacción no se para; lo que ocurre es que la conversión de reactivos en
productos (vd) se produce a la misma velocidad que la de los productos en
reactivos (vi).
El equilibrio es REVERSIBLE. Se puede alcanzar un mismo estado de
equilibrio partiendo de los reactivos o de los productos.
3. CONSTANTE DE EQUILIBRIO:
LEY DE ACCIÓN DE MASAS
Para una reacción reversible a una temperatura dada:
aA + bB cC + dD↔
Siendo a, b, c y d los coeficientes estequiométricos de las sustancias A, B, C y
D.
K =
[C]c
· [D]d
[A]a
· [B]b

2. K es la constante de equilibrio y [A], [B], [C] y [D] son las concentraciones de
estas sustancias en el equilibrio. K no tiene unidades.
Aunque las concentraciones pueden variar, K para una reacción dada
permanece constante siempre que la reacción esté en equilibrio y la
temperatura no cambie.
La expresión de K depende de la estequiometría pero no del mecanismo de
reacción.
El valor de K depende de la temperatura y es independiente de las condiciones
iniciales de concentración.
Se parta de reactivos puros, productos puros o de una mezcla de ambos, el
sistema siempre tenderá hacia una mezcla de reactivos y productos cuya
composición estará de acuerdo con la constante de equilibrio de la reacción a
la temperatura del experimento.
SIGNIFICADO DE LA CONSTANTE DE EQUILIBRIO
La magnitud de la constante de equilibrio indica en qué extensión los reactivos
se convierten en productos.
– K >> 1: El equilibrio está desplazado hacia los productos.
– K ≈ 1: Las cantidades de reactivos y de productos serán del mismo
orden de magnitud en el equilibrio.
– K << 1: El equilibrio está desplazado hacia los reactivos.

3. FORMAS DE EXPRESAR LA CONSTANTE DE EQUILIBRIO
Para emplear constantes de equilibrio es necesario expresarlas en términos de
concentraciones de reactivos y productos.
Las concentraciones se pueden expresar en distintas unidades, por lo que hay
más de un modo de expresar la constante de equilibrio de la misma reacción.
aA + bB cC + dD↔
KC
El subíndice de KC indica que las concentraciones en el equilibrio de las
sustancias que intervienen en la reacción se expresa en molaridad (mol/L).
Sólo se incluyen las especies gaseosas y/o en disolución.
Las especies en estado sólido o líquido tienen concentración constante y no se
incluyen en la constante de equilibrio.
aA + bB cC + dD↔
KP
KC
=
[C]c
· [D]d
[A]a
· [B]b
KP
=
PC
c
· PD
d
PA
a
· PB
b

4. En las reacciones en que intervienen gases es más fácil medir presiones
parciales que concentraciones.
Las concentraciones en reacciones de gases se pueden expresar en términos
de sus presiones parciales.
Las presiones parciales en equilibrio se expresan en atm.
RELACIÓN ENTRE Kc Y KP
p·V =n· R·T ;c=
n
V
=
p
R·T
En el equilibrio:
KC =
[C]
C
·[ D]
D
[ A]
A
·[ B]
B
=
PC
C
· PD
D
PA
A
· PB
B
·( R·T )
[−(c+d)+(a+b)]
=
PC
C
· PD
D
PA
A
· PB
B
·(R·T )
[−Dn]
KP=KC ·( R·T )
Dn
→ KC =K P ·(R·T )
(−Dn)
En general, KC ≠ KP, excepto en el caso especial en el que Dn = 0.
EQUILIBRIO HOMOGÉNEO Y HETEROGÉNEO
En el equilibrio homogéneo, los reactivos y productos están en la misma fase.
En el equilibrio heterogéneo, los reactivos y productos están en fases
diferentes. Los sólidos y los líquidos puros no deben incluirse en la expresión
de la constante de equilibrio. A temperatura constante, la concentración molar
de un sólido o de un líquido puro es constante y no depende de la cantidad de
sustancia presente.

5. 4. EVOLUCIÓN HACIA EL EQUILIBRIO:
COCIENTE DE REACCIÓN
Para una reacción química:
aA + bB cC + dD↔
El sistema evolucionará para alcanzar el equilibrio, de modo que Q adquiera el
valor de K.
El valor de Q permite predecir en qué sentido evolucionará la reacción para
alcanzar el equilibrio.
La expresión de Q coincide con la de K.
El valor de Q es diferente al de K.
El valor de Q es variable en el tiempo mientras que el de K permanece
constante.
Si Q < K: El sistema evolucionará hacia la formación de productos.
Si Q = K: Sistema en equilibrio, no hay cambio neto.
Si Q > K: El sistema evolucionará hacia la formación de reactivos.

6. 5. CÁLCULOS EN EL EQUILIBRIO:
1. Se escribe el proceso ajustado para la estequiometría apropiada a la
constante.
2. Se establece la cantidad inicial (moles o concentración) de cada una de
las sustancias presentes. Se evalúa Q.
3. Se analiza el sentido en que evoluciona el sistema con la estequiometría
de la reacción.
4. Se determinan las cantidades que reaccionan (aparecen o desaparecen)
de cada sustancia con la constante de equilibrio.
5. Se hallan las cantidades de cada sustancia en el estado de equilibrio.
GRADO DE DISOCIACIÓN
En reacciones con un único reactivo que se disocia en dos o más sustancias: el
grado de disociación (a) es la “fracción de un mol que se disocia (tanto por 1)
al alcanzar el equilibrio”.
No tiene unidades.
a =
cantidad de sustancia que reacciona
cantidad de sustancia inicial

7. 6. FACTORES QUE ALTERAN EL EQUILIBRIO:
PRINCIPIO DE LE CHÂTELIER
Si un sistema químico en equilibrio se somete a una perturbación que lo
modifica, el sistema evolucionará hacia un nuevo estado de equilibrio
contrarrestando el efecto de la perturbación.
El equilibrio químico se altera cuando hay cambios en:
– Concentración de reactivos o productos (especies gaseosas o en
disolución). El valor de K no se modifica.
– Presión o volumen. El valor de K no se modifica.
– Temperatura. Se modifica el valor de K.
CAMBIO EN LA CONCENTRACIÓN DE REACTIVOS Y/O PRODUCTOS
El sistema tiende a alcanzar un nuevo estado de equilibrio:
– Si a un sistema en equilibrio SE LE AGREGA un reactivo o producto en
exceso, el sistema evoluciona de manera de CONSUMIR dicho exceso.
– Si a un sistema en equilibrio SE LE EXTRAE un reactivo o producto, el
sistema evoluciona de manera de PRODUCIR esa especie y compensar
ese defecto.
Se perturba el equilibrio cuando:
– Se adiciona producto: El equilibrio se desplaza hacia la izquierda, para
consumir parte del reactivo (Q > K).
– Se adiciona reactivo: El equilibrio se desplaza hacia la derecha, para
consumir parte del producto (Q < K).
MODIFICACIÓN DE LA PRESIÓN POR CAMBIO DE VOLUMEN A TEMPERATURA
CONSTANTE
Estos cambios únicamente son significativos en las concentraciones de gases.
El sistema tiende a alcanzar un nuevo estado de equilibrio:
– Si el volumen disminuye, aumento de la presión, el sistema evoluciona
disminuyendo el número de moles gaseosos.
– Si el volumen aumenta, disminución de la presión, el sistema evoluciona
disminuyendo el número de moles gaseosos.

8. – Si Dn = 0, la variación de presión (volumen) no afecta la posición del
equilibrio.
A temperatura constante, la presión total a la que se lleva a cabo una reacción
no modifica el valor de la constante de equilibrio, KC o KP, pero si cambia, en
general, las concentraciones de las sustancias en el equilibrio. Si varía el
volumen, varía la presión y viceversa.
CAMBIOS EN LA TEMPERATURA
Afectan la posición del equilibrio y el valor de K.
Los efectos de la temperatura sobre una reacción depende de si es
endotérmica o exotérmica.
Si la reacción es endotérmica (DH > 0), un aumento de la temperatura
desplazará la reacción hacia la derecha (disminución de K) y una disminución
de la temperatura desplazará la reacción hacia la izquierda (aumento de K).
Si la reacción es exotérmica (DH < 0), un aumento de la temperatura
desplazará la reacción hacia la izquierda (disminución de K) y una disminución
de la temperatura desplazará la reacción hacia la derecha (aumento de K).
ADICIÓN DE UN CATALIZADOR
El catalizador modifica el mecanismo de reacción, disminuyendo la energía de
activación del proceso químico.
Disminuye el tiempo necesario para alcanzar el equilibrio.
No afecta a la composición de la mezcla en el equilibrio, por lo tanto, no afecta
a la constante K.
El catalizador disminuye la energía de activación de la reacción directa y de la
reacción inversa en la misma magnitud. El catalizador no modifica la K y
tampoco desplaza la posición del equilibrio.

9. 7. FACTORES QUE NO ALTERAN EL EQUILIBRIO:
ADICIÓN DE UN REACTIVO/PRODUCTO SÓLIDO O LÍQUIDO
La sustracción de un reactivo/producto sólido o líquido puro, siempre que
quede algo en el sistema.
ADICIÓN DE UN GAS INERTE
Aumenta la presión total del sistema. La presión permanece constante y, por
tanto, no hay desplazamiento del equilibrio.