El equilibrio químico es un estado de una reacción química en el que las velocidades de las reacciones hacia adelante y hacia atrás son iguales y las concentraciones de los reactivos y los productos no cambian. También se conoce como equilibrio dinámico.
Por otra parte, el equilibrio químico se modifica si varía la concentración de las sustancias o la temperatura. Si las sustancias son gases también varía con el volumen.
Principios
- Un equilibrio químico involucra dos reacciones contrarias.
- En el equilibrio las velocidades de las reacciones son iguales.
- La temperatura y la concentración pueden modificar las condiciones de equilibrio.
- En el caso de los gases el equilibrio varía también con el volumen.
- En las reacciones reversibles el equilibrio químico se establece entre la velocidad de la reacción directa y la de la reacción inversa.
- El equilibrio químico desempeña un papel importante en el mantenimiento de los sistemas biológicos. Por ejemplo:
- La sangre mantiene un pH estable gracias a un proceso constante de equilibrio dinámico.
Tipos de equilibrio químico
Hay dos tipos diferentes de equilibrio químico que debes conocer:
Equilibrio homogéneo
En un equilibrio homogéneo, todas las especies presentes se encuentran en el mismo estado. Pueden ser todas líquidas, acuosas o gaseosas. Un ejemplo es la formación del yoduro de hidrógeno o ácido yodhídrico a partir moléculas de hidrógeno y yodo, todas estas en estado gaseoso.
Equilibrio heterogéneo
En un equilibrio heterogéneo, las especies presentes se encuentran en estados diferentes. Un ejemplo es la descomposición del carbonato de calcio sólido, este se descompone en óxido de calcio (otro sólido) y en dióxido de carbono (un gas).
Constante de equilibrio.
- Un estado de equilibrio químico es un estado dinámico. Existen dos reacciones la directa y la inversa.
- Los reactivos de una son los productos de la otra.
- En la situación de equilibrio la velocidad de las dos reacciones es la misma.
- Se pueden igualar las ecuaciones diferenciales de velocidad de ambas reacciones, así se obtiene la constante de equilibrio, esta es distinta para cada reacción.
El principio de Le Châtelier
El químico francés Le Châtelier propuso un principio para explicar cómo los sistemas en equilibrio dinámico responden a las condiciones cambiantes.
- En primer lugar, este principio afirma que, si las condiciones de un equilibrio dinámico en un sistema cerrado cambian, la posición del equilibrio se desplazará para contrarrestar el cambio.
- Por otra parte, se hace evidente que, si tomamos cualquier reacción reversible y la dejamos en un recipiente cerrado durante el tiempo suficiente, alcanzará el equilibrio químico dinámico.
- Además, las velocidades de las reacciones hacia adelante y hacia atrás son las mismas, y las concentraciones de productos y reactivos permanecen constantes.
Es importante destacar, que el principio de Le Châtelier es útil porque nos permite influir en el rendimiento de una reacción reversible.
Sin embargo, para Le Châtelier si cambiamos las condiciones dentro del recipiente, podemos cambiar la reacción en ambas direcciones. Es decir:
- En primer lugar, podríamos aumentar la temperatura, y esto podría favorecer la reacción directa.
- Asimismo, el aumento de la temperatura favorece la reacción endotérmica. Esto se debe a que la reacción endotérmica absorbe un exceso de calor.
- Por otra parte, podemos aumentar la presión, y esto puede favorecer la reacción hacia atrás.
- Y, el aumento de la presión favorece que la reacción produzca menos moles de gas. Esto se debe a que todos los gases ocupan el mismo volumen a la misma temperatura y presión, y tener menos moléculas de gas en un recipiente reduce la presión.
En lo que respecta al cambio de la posición del equilibrio:
- Si desplazamos el equilibrio hacia la derecha, decimos que el equilibrio favorece la reacción directa;
- Pero, si lo desplazamos hacia la izquierda, decimos que favorece la reacción inversa.
- Sin embargo, el cambio de velocidad no es aleatorio.
Características del equilibrio químico
- Entre las características del equilibrio químico podemos mencionar:
- En primer lugar, se produce en un sistema aislado, a temperatura constante.
- Para que se produzca el equilibrio químico todas las sustancias que intervienen en él deben estar presentes.
- Las concentraciones de todas las sustancias que intervienen en el equilibrio se estabilizan cuando este se alcanza.
- El equilibrio químico es dinámico.
Aunque las concentraciones no cambien en equilibrio, la reacción no se ha detenido, sigue produciéndose, pero con la misma velocidad en ambos sentidos.
Ejemplos de sistemas en equilibrio.
Entre ellos podemos mencionar:
- La producción de metanol.
- También está la producción de etanol.
- Y, la producción de amoníaco.