Escribir expresiones constantes de equilibrio

¿Qué son las expresiones constantes de equilibrio?

Cuando un científico combina dos sustancias, ¿cómo sabe qué pasará? ¿La reacción irá hacia adelante o hacia atrás? Uno científicos de herramienta tienen que entender la dirección de la reacción es la constante de equilibrio K . La constante de equilibrio es un número que expresa la relación entre las concentraciones de los reactivos y los productos en una reacción. Se representa con la letra K . La variable Kc representa la constante de equilibrio en términos de concentración para líquidos y Kp representa la constante de equilibrio para gases en términos de presión.

La ecuación que se usa para encontrar la constante de equilibrio de una reacción se llama expresión constante de equilibrio.

Para encontrar la constante de equilibrio Kc, tengamos en cuenta esta reacción ficticia:

aA + bB = cC + dD

Los números en minúsculas representan los coeficientes de las diferentes moléculas y las letras en mayúsculas son las propias moléculas.

Para escribir la expresión de equilibrio, use las concentraciones o presiones de los productos a la potencia de su coeficiente sobre la concentración o presiones de los reactivos a la potencia de sus coeficientes.

Kc = {C} c {D} d / {A} a {B} b

Si esta reacción tratara solo con gases, entonces usaríamos la constante de equilibrio para la presión, Kp .

Kp = P (C) c * P (D) d / P (A) a * (B) b

Cuando ‘K’ es mayor que uno, la reacción favorecerá los productos y avanzará. Sin embargo, cuando ‘K’ es menor que uno, la reacción se moverá hacia atrás y favorecerá a los reactivos.

Hoy, vamos a aprender a escribir expresiones de equilibrio para tres tipos de reacciones, equilibrios homogéneos, heterogéneos y múltiples.

Equilibrios homogéneos

El prefijo ‘homo’ significa lo mismo, al igual que homosexual significa agradar a alguien del mismo sexo. Entonces, el equilibrio homogéneo ocurre cuando todos los reactivos y productos están en el mismo estado físico. Por ejemplo, el gas hidrógeno se puede hacer reaccionar con el gas nitrógeno. Este proceso forma amoníaco, que también es un gas. La reacción es:

H2 + 3N 2 = 2NH 3

Entonces, ¿cómo hacemos una expresión de equilibrio para la constante ‘K’ a partir de esta reacción? Comience escribiendo las concentraciones del producto a la potencia de su coeficiente en la parte superior y las concentraciones de los reactivos a la potencia de sus coeficientes en la parte inferior.

‘Kp’ = P (NH 3 ) 2 / P (H 2 ) * P (N 2 ) 3

Observe que usamos KP porque los reactivos y productos son todos gases y sus cantidades se medirán en presión.

Equilibrios heterogéneos

El prefijo ‘hetero’ significa diferente, como heterosexual significa sentirse atraído por un sexo diferente. Entonces, en un equilibrio heterogéneo, los reactivos y productos pueden estar en diferentes estados físicos. Al escribir equilibrios heterogéneos, siempre excluya los líquidos y sólidos puros. Estos se escriben simplemente como el número 1 en la ecuación y no se factorizan en la constante de equilibrio.

Tomemos, por ejemplo, la descomposición del yodo de plomo en sus iones componentes:

PbI 2 (s) = Pb 2+ (aq) + 2I – (aq)

Dado que los sólidos no se tienen en cuenta en nuestra expresión de equilibrio, estamos tratando solo con líquidos y, por lo tanto, usaremos Kc

Kc = 1 / {Pb 2+ } * {I – } 2

Equilibrios múltiples

A veces, ocurre más de una reacción de equilibrio a la vez. En este caso, llamamos a este tipo de reacción equilibrios múltiples . Un ejemplo de esto es cómo el dióxido de carbono se disuelve en el agua de mar para formar ácido carbónico. El ácido carbónico luego se disocia en iones de hidrógeno y bicarbonato. Se producen dos reacciones simultáneamente. De hecho, el bicarbonato puede descomponerse en iones de hidrógeno e iones de carbonato.

Para escribir la expresión de equilibrio para equilibrios múltiples, primero escribe las expresiones de equilibrio para cada paso por separado. Luego, los multiplica para obtener la expresión de equilibrio total:

K = K1 * K2

Usemos el ejemplo del dióxido de carbono que se disuelve en ácido carbónico y luego en bicarbonato.

CO 2 (aq) + H 2 O = H 2 CO 3 (aq)

La expresión de equilibrio para esta primera ecuación sería:

K1 = {H 2 CO 3 } / {CO 2 } * {H 2 O}

La segunda parte de la reacción química es:

H 2 CO 3 (ac) = H + (ac) + HCO 3 – (ac)

Entonces, la segunda expresión de equilibrio sería:

K2 = {HCO 3 -} * {H + } / {H 2 CO 3 }

Ahora, multiplicamos estas constantes de equilibrio juntas para obtener la expresión de equilibrio final:

K = {HCO 3 -} * {H + } / {CO 2 } * {H 2 O}

Resumen de la lección

La constante de equilibrio es una cantidad que describe la relación entre productos y reactivos en una ecuación. La constante de equilibrio se puede calcular observando la relación entre la concentración o la presión de los productos en comparación con los reactivos cuando se elevan a la potencia de su coeficiente en la reacción química equilibrada. Los equilibrios homogéneos ocurren cuando todos los reactivos y productos están en el mismo estado. Los equilibrios heterogéneos ocurren cuando los reactivos y productos se encuentran en diferentes estados. Los sólidos y líquidos puros no se consideran en los cálculos de la constante de equilibrio. Equilibrios múltiplesocurren cuando más de una reacción ocurre simultáneamente y la constante de equilibrio se puede calcular encontrando las constantes para cada paso de la reacción y luego multiplicándolas.