Cálculo de la constante de equilibrio Kc. equilibrio constante

Las reacciones reversibles suelen comenzar con una cierta cantidad de reactivos. A medida que comienza la reacción directa, con el tiempo, estos reactivos se consumen para la formación. de los productos, en consecuencia, la concentración de los reactivos disminuye mientras que la concentración de los productos aumenta. Luego, también comienza la reacción inversa, produciendo también los reactivos, hasta que la tasa de desarrollo (velocidad) de las reacciones directa e inversa permanece igual, alcanzando el llamado equilibrio químico.

En equilibrio, existe la constante de equilibrio Kc, que se expresa básicamente por:

Kc = [productos]^{coeficiente en ecuación química balanceada}
[reactivos]^{coeficiente en ecuación química balanceada}

Es decir, considerando la siguiente reacción de equilibrio genérica:

a A + b B ↔ c C + d D

Dado que las letras minúsculas son los coeficientes y las letras mayúsculas son las sustancias, la constante de equilibrio de esta reacción será:

Kc = [C]^C. [D]^D
[LA]^La. [B]^B

Se pueden ver más detalles sobre esto en el texto.

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Constantes de equilibrio Kc y Kp. Este texto también nos muestra algo importante: que los valores de Kc pueden mostrarnos si la concentración de los reactivos y la productos son iguales o si uno es mayor que el otro y, como consecuencia, si el equilibrio químico se desplaza en alguna dirección de la reacción.

Entonces necesitamos determinar el valor de Kc. Para hacer esto, tenga en cuenta que estos cálculos son experimentales, así que veamos algunos ejemplos de reacciones y los datos que se obtienen de ellos.

Algo que es de gran ayuda para realizar estos cálculos es escribir una tabla similar a la que se muestra a continuación y seguir los pasos que en ella se mencionan:

Tabla para organizar los datos utilizados para calcular la constante de equilibrio

Ahora, vayamos a practicar:

Ejemplo 1: En un recipiente cerrado, con una capacidad de 2 L, a una temperatura de 100 ° C, hay 20 mol de N₂O₄. Empieza a producirse la siguiente reacción reversible: N₂O₄ ↔ NO₂. Después de algún tiempo, se encontró que la reacción alcanzó el equilibrio químico y que 8 mol de NO₂ se había formado. ¿Cuál es el valor de la constante de equilibrio Kc a una temperatura de 100 ° C?

Resolución:

Usemos la tabla:

Tabla utilizada para resolver el ejemplo de cálculo de la constante de equilibrio

Nótese que en la línea donde se escribieron las cantidades que reaccionan y se forman, sabemos que se gastaron 4 moles de N₂O₄, porque la relación es 1: 2, y que se formaron 8 moles de NO₂.

Ahora simplemente reemplace los valores encontrados en la expresión de la constante de equilibrio Kc de esta reacción:

Kc = [EN EL₂]²[NORTE₂O₄]

Kc = (4 mol / L) ²(8 mol / L)

Kc = 2 mol / L

El valor de Kc es adimensional, no tiene unidad relacionada con ninguna magnitud.

Ahora, veamos un ejemplo, que también contiene productos desde el principio:

Ejemplo 2: En un recipiente cerrado, con una capacidad de 5 L, a temperatura T, hay 2 moles de gas hidrógeno, 3 moles de gas yodo y 4 moles de yoduro de hidrógeno. La reacción entra en equilibrio químico, a temperatura T, y resulta que hay 1 mol de gas hidrógeno en el recipiente. ¿Cuál es la gráfica que representa este equilibrio y cuál es el valor de la constante de equilibrio Kc a la temperatura de T?

Resolución:

Usando la tabla:

Tabla utilizada para determinar la constante de equilibrio