¿Qué es el equilibrio químico?
Algunas reacciones ocurren en los dos sentidos a la vez: los reactivos forman productos y los productos vuelven a formar reactivos. Se llaman reacciones reversibles y se escriben con el signo ⇌, por ejemplo N2 + 3H2 ⇌ 2NH3.
Al principio, la reacción directa es rápida. A medida que se acumulan productos, la reacción inversa se acelera. Cuando las dos velocidades se igualan, se alcanza el equilibrio dinámico. En ese momento:
- Las reacciones no se detienen. Siguen ocurriendo en los dos sentidos.
- Las cantidades de las sustancias se mantienen constantes, pero los reactivos y los productos no son necesariamente iguales.
- El equilibrio solo se alcanza en un recipiente cerrado.
¿Cómo se desplaza el equilibrio?
Principio de Le Châtelier: si un cambio externo actúa sobre un sistema en equilibrio, el sistema se desplaza en el sentido que reduce ese cambio.
| Cambio | ¿Hacia dónde se desplaza el equilibrio? |
|---|---|
| Añadir reactivo | Hacia los productos (a la derecha) |
| Retirar producto | A la derecha |
| Subir la temperatura | En el sentido endotérmico |
| Bajar la temperatura | En el sentido exotérmico |
| Subir la presión | Hacia el lado con menos moles de gas |
| Añadir catalizador | No se desplaza, pero el equilibrio se alcanza antes |
La reacción del amoníaco es exotérmica, con 4 moles de gas a la izquierda y 2 a la derecha. Por eso, al subir la presión el equilibrio se desplaza a la derecha y al subir la temperatura se desplaza a la izquierda.
La constante de equilibrio Kc expresa el equilibrio con un número. Cuando cambia la presión o la concentración, el equilibrio puede desplazarse, pero el valor de Kc no cambia. Solo depende de la temperatura.
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¿Cómo se usa el simulador?
En la caja se mueven 30 partículas: las azules son A y las naranjas son B. Piensa en A como el reactivo y en B como el producto.
- Lee los números de partículas A y B en la línea que hay debajo de la caja.
- Arrastra el control ⚖️ Condiciones (A ← → B) hacia la derecha y las partículas A se convierten poco a poco en B. Arrástralo hacia la izquierda y las partículas B se convierten en A.
- Cuando los números se estabilicen, observa los colores de las partículas: los totales no cambian, pero las partículas cambian de color de vez en cuando. Esto es el equilibrio dinámico.
El control no representa un cambio concreto. Muestra un cambio de condiciones en general. El simulador no tiene valores de temperatura ni de presión.
Retos para probar en el simulador
- Deja el control en el centro y espera a que los números se estabilicen. ¿Cuántas partículas A y B hay? Respuesta: 15 y 15. Pero las partículas siguen cambiando de color.
- Arrastra el control hacia la derecha y espera a que los números se estabilicen. Respuesta: Hay más partículas B y menos partículas A, y los números vuelven a ser constantes. Esto significa que se ha alcanzado un nuevo equilibrio.
- Imagina que subes la presión en la reacción del amoníaco y arrastra el control en la dirección correcta. Respuesta: Hacia la derecha, y la cantidad de producto aumenta.
- Arrastra el control hasta el final hacia la derecha. Respuesta: Las 30 partículas se convierten en B. Es una imagen simplificada: en una reacción reversible real, quedan sustancias de los dos lados.
Ejemplos cotidianos
Las bebidas gaseosas se envasan con CO2 introducido a alta presión. Al abrir una lata, la presión baja y el CO2 disuelto sale en forma de burbujas. El equilibrio se ha desplazado hacia el gas. Las plantas de amoníaco retiran el producto de forma continua, lo que también desplaza el equilibrio a la derecha.
