Por Lee Johnson • Actualizado el 24 de marzo de 2022
El equilibrio químico describe el estado estacionario de una reacción reversible donde los reactivos se convierten en productos y viceversa a velocidades iguales. En la práctica, los químicos cuantifican este equilibrio utilizando la constante de equilibrio, Kp. , que vincula las presiones parciales de los gases involucrados.
Para una reacción genérica en fase gaseosa:
\(aA(g)+bB(g)\rightleftharpoons cC(g)+dD(g)\)
la constante de equilibrio se define como:
\(K_p =\frac{(P_C)^c(P_D)^d}{(P_A)^a(P_B)^b}\)
Cuando todos los coeficientes estequiométricos son iguales a uno, la expresión se simplifica a "productos sobre reactivos". Esta forma es válida sólo en equilibrio.
A veces verás la constante de equilibrio expresada en términos de concentraciones molares, Kc , relacionado con Kp por:
\(K_p =K_c (RT)^{\Delta n}\)
donde Δn es el cambio en el número de moles de gas entre productos y reactivos.
El paso clave es introducir la variable x , que representa el cambio de presión desde el valor inicial hasta el equilibrio. Supongamos que la presión inicial de cada reactivo es P_i y los productos comienzan a presión cero. Entonces cada presión de equilibrio se puede expresar en términos de x .
Con todos los coeficientes establecidos en uno, el Kp la expresión se convierte en:
\(\begin{aligned}K_p &=\frac{x^2}{(P_i - x)^2}\end{aligned}\)
Resolviendo para x da:
\(x =\frac{\sqrt{K_p}\,P_i}{1 + \sqrt{K_p}}\)
La presión parcial de equilibrio de un reactivo es P_i - x , mientras que el de un producto es simplemente x .
Considere la reacción:
\(\text{CH}_3\text{OH(g)} + \text{HCl(g)} \rightleftharpoons \text{CH}_3\text{Cl(g)} + \text{H}_2\text{O(g)}\)
Con Kp =5{}900 y una presión inicial P_i =0,75 atm para cada reactivo, calcule x :
\(\begin{aligned} x &=\frac{\sqrt{K_p}\,P_i}{1 + \sqrt{K_p}} \\ &=\frac{\sqrt{5900}\times 0.75\;\text{atm}}{1 + \sqrt{5900}} \\ &\approx 0,74\;\text{atm}\end{aligned}\)
Por tanto, la presión de equilibrio de cada producto es de aproximadamente 0,74 atm y la de cada reactivo es 0,75 - 0,74 =0,01 cajero automático.
Siguiendo este enfoque sistemático, podrá determinar con precisión las presiones de equilibrio para cualquier reacción en fase gaseosa.
