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EQUILIBRIO QUÍMICO - Coggle Diagram

- - - - Si una reacción entre varios compuestos es espontánea o no, es decir , si ocurrirá en forma naturalo será necesario adicionar energía para que se lleve a cabo, se puede seguir la siguiente ecuación.
        
        En cambio de energía libre se Gibbs a condiciones estándar para diversas sustancias ya se conoce y está disponible en la tabla 6.2, donde además se presenta esta propiedad para un gran número de compuestos y elementos, por lo que se recomienda revisar sus valores y su significado.
        
        Sea la reacción
        
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      - ECUACIONES PARA UN SISTEMA EN EQUILIBRIO
        
        Para determinar las relaciones entre funciones de estado, se puede partir de las siguientes definiciones básicas:
        
        Ahora bien, si se emplea las diferenciales de las ecuaciones anteriores, y se sustituye dU por:
        
        Estas ecuaciones son conocidas como las ecuaciones base de la termodinámica.
        
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    - - La energía libre de Gibbs (ΔGº = ΔHº - TΔSº; J en unidades SI) es la cantidad máxima de trabajo de no expansión que se puede extraer de un sistema cerrado termodinámicamente (uno que puede intercambiar calor y trabajo con su entorno, pero no materia).
        
        En un cambio isotérmico, en el que no hay cambio de temperatura, es decir ΔT= 0 , la fórmula se simplifica:
        
        Criterio de espontaneidad
        
        Si ΔG tiene signo negativo, el proceso es espontáneo.
        si ΔG signo positivo, el proceso no es espontáneo.
        
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- - - - Un caso de equilibrio dinámico muy interesante es el equilibrio químico, ya que en éste continuamente se rompe enlaces y se forman enlaces nuevos; no obstante, el número de moléculas de productos que se genera es igual al número de moléculas que se transforman nuevamente en reactivos y, como consecuencia, la velocidad de reacción permanece constante.
  - - - El potencial químico se calcula de la siguiente forma:
        
        El potencial químico es la relación entre el cambio de energía libre de Gibbs (dG) de una sustancia con respecto al cambio de su cantidad(dn),todo ello a temperatura y presión constantes.
        
        Los valores del potencial químico,µ, puede expresarse en diversas escalas; sin embargo, de acuerdo con el Sistema Internacional de Unidades(SI),este se describe en Gibbs (G) , en honor a Josiah Gibbs, quien introdujo por primera vez en el concepto de potencial químico.
        
        En este punto es importante mencionar que 1G= 1J/mol.
        
        El potencial químico también se puede expresar en términos de:
        
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    - - Es un estado de un sistema reaccionante en el que no se observan cambios a medida que transcurre el tiempo, a pesar de que la reacción sigue.
        
        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. Podemos comprobar, analizando los productos formados y los reactivos consumidos, que la concentración de ambos permanece constante.
        
        Es decir, el equilibrio químico se establece cuando existen dos reacciones opuestas que tienen lugar simultáneamente a la misma velocidad.
        
        Esto, en términos de velocidad, se puede expresar según consta en la Figura 5.1. Así pues, si tenemos una reacción:
        
        aA + bB cC + dD
        
        vd 5 velocidad de formación de los productos
        vi 5 velocidad de descomposición de los productos
        
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      - CONSTANTE DE EQUILIBRIO
        
        Inicialmente partimos de 0,4 moles de SO2 y 0,2 moles de O2 en un recipiente de 1 litro de capacidad. Al cabo del tiempo se establece el equilibrio y se comprueba que se han formado 0,06 moles de SO3 y quedan sin reaccionar 0,34 moles de SO2 y 0,17 moles de O2 [ver Figura
        5.3 (a) en el margen].
        
        Si no se cambian las condiciones de reacción, estas concentraciones permanecen inalteradas, pues se ha conseguido alcanzar el estado de equilibrio, lo cual no quiere decir que la reacción se haya parado, ya que el estado de equilibrio es un estado dinámico permanente.
        
        A continuación variamos las concentraciones de partida y realizamos otra experiencia. Partimos ahora de 0,4 moles de SO3 en el mismo recipiente anterior, sin añadir ni SO2 ni O2.
        
        Al alcanzarse el equilibrio, en las mismas condiciones anteriores, 1 000 °C, comprobamos que las concentraciones de las especies que intervienen en la reacción son las mismas que las obtenidas anteriormente [ver Figura 5.3 (b) en el margen].
        
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        COCIENTE DE REACCIÓN
        
        La expresión de la Ley de Acción de Masas para una reacción general que no haya conseguido alcanzar el equilibrio se escribe como: a A + bB D c C + d D
        
        donde Q es el llamado cociente de reacción y las concentraciones expresadas en él no son las concentraciones en el equilibrio. Vemos que la expresión de Q tiene la misma forma que la de Kc cuando el sistema alcanza el equilibrio.
        
        Este concepto de cociente de reacción es de gran utilidad pues puede compararse la magnitud Q con la Kc para una reacción en las condiciones de presión y temperatura a que tenga lugar, con el fin de prever si la reacción se producirá hacia la derecha o hacia la izquierda.
        
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        Características del equilibrio
        
        El estado de equilibrio se caracteriza porque sus propiedades macroscópicas (concentración de reactivos y productos, presión de vapor, etc.) no varían con el tiempo
        
        El estado de equilibrio no intercambia materia con el entorno. Si la descomposición del
        carbonato cálcico [trioxocarbonato (IV) de calcio], CaCO3 (s) pn CaO (s) 1 CO2 (g), la hiciéramos en un recipiente abierto, como vemos en la Figura 5.4, nunca se alcanzaría el equilibrio, pues el CO2 (g) se escaparía.
        
        El equilibrio es un estado dinámico en el que se producen continuas transformaciones, en
        ambos sentidos, a la misma velocidad, y por eso no varían sus propiedades macroscópicas.
        
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        La constante de equilibrio en función de la presión
        
        Existen otras formas para expresar la constante de equilibrio. Hasta ahora, hemos utilizado la expresión de Kc para relacionar las concentraciones de las sustancias que participan en el equilibrio.
        
        También se puede expresar, en aquellas reacciones cuyos componentes son gaseosos, en fun- ción de la presión parcial de las sustancias gaseosas que intervienen en el equilibrio. A esta nueva constante la llamaremos Kp. Si en la reacción:
        
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        Factores que afectan a la posición de equilibrio “Principio de Le Chatelier”
        
        • Este principio (1884) es una ley experimental que sintetiza el comportamiento de los sistemas en equilibrio reversible cuando se alteran las condiciones termodinámicas.
        
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