Equilibrio Químico

Una reacción es reversible cuando a medida que la reacción avanza los reactivos (o los productos) reaccionan entre sí para formar los productos (o los reactivos) de forma espontánea. En un momento las concentraciones de reactivos y productos no varían. En ese momento, la reacción ha finalizado, se dice que se ha alcanzado el equilibrio químico.

Inicialmente la reacción directa es muy rápida e ira disminuyendo. La reacción inversa es muy lenta e ira aumentando. En el equilibrio las dos velocidades se hacen iguales y permanecen constantes.En cuanto haya unas concentraciones mínimas de productos empezará la reacción inversa, pero con una velocidad muy pequeña al principio que irá aumentando hasta alcanzar un valor máximo cuando se llegue al equilibrio químico. Cuando se alcanza el equilibrio las dos reacciones directas e inversa siguen ocurriendo, pero a la misma velocidad. Desde el punto de vista macroscópico las concentraciones de todos los reactivos y productos no variarán. Cuando se alcanza el equilibrio la concentración de todos los reactivos y productos se mantiene constante.

Para una reacción química cualquiera se define la constante de Equilibrio (Kc)  de la siguiente manera:

siendo las concentraciones de los reactivos y productos, las medidas en el equilibrio y no las concentraciones iniciales. Se denomina constante de equilibrio porque se observa que dicho valor es constante dentro de un mismo equilibrio, si se parte de cualquier concentración inicial de reactivo o de producto. La Kc,  solo se modifica con la temperatura.

• Si Q < Kc  nos indica que el sistema, a esa temperatura, no está en equilibrio, por lo que evolucionará hacia la derecha, los productos se transforman en reactivos.
• Si Q > Kc  nos indica que el sistema, a esa temperatura, no está en equilibrio, por lo que evolucionará hacia la izquierda los productos se transforman en reactivos.

Factores que modifican el equilibrio químico: Principio de Le Chatelier

El equilibrio químico se puede alterar por efecto de la variación de la temperatura, de la presión, del volumen  o de las concentraciones de las sustancias presentes. Cuando esto ocurre, el equilibrio se desplaza en el sentido conveniente para contrarrestar la variación (Principio de Le Châtelier).

Principio de Le Châtelier:

Cuando un sistema en equilibrio es alterado por un factor externo (presión, volumen, temperatura, concentraciones) evoluciona en el sentido (hacia reactivos o productos) de contrarrestar la alteración introducida.

Para una reacción reversible determinada el valor de la constante de equilibrio depende exclusivamente de la temperatura. Por ello, al aplicar el principio de Le Châtelier, no olvides que sólo los cambios de temperatura afectan al valor de la constante de equilibrio.

Para saber como afecta el cambio de temperatura a una reacción reversible, una vez alcanzado el equilibrio, se suele considerar la energía transferida o, como normalmente se dice, el calor como un reactivo en las reacciones endotérmicas (incorpora calor) y como un producto en las reacciones exotérmicas (libera calor) . 

• En una reacción endotérmica, al aumentar la temperatura, es como si añadiésemos calor (“un reactivo”) y el equilibrio se desplazará hacia los productos. Por el contrario, al disminuir la temperatura, es como si eliminásemos calor (“un reactivo”) y el equilibrio se desplazará hacia los reactivos. 
• En el caso de una reacción exotérmica: al aumentar la temperatura, es como si añadiésemos calor (“un producto”), por lo que el equilibrio evolucionará en el sentido de que se formen más reactivos (hacia la izquierda). En cambio, al disminuir la temperatura, es como si retirásemos calor (“un producto”), y el equilibrio responderá de forma que se forme más producto, esto es hacia la derecha. 

El efecto de la presión sobre la reacción viene determinado por el número de moles de las especies gaseosas presentes en el equilibrio. Un aumento de la presión desplazaría el equilibrio hacia donde hay menor número de moles gaseosos, es decir, hacia la izquierda.  Al aumentar la presión. Cuando la presión aumenta, las moléculas están más juntas. El sistema evolucionará de manera que el número de moléculas sea menor.

Añadiendo algún reactivo a una mezcla en equilibrio, aumenta la concentración de reactivos. El sistema responde  oponiéndose a este aumento, esto es transformándose reactivos en productos, de forma que disminuye la concentración de reactivos y aumenta la de productos, dando como resultado que se forma más productos.