La determinación experimental de constantes de equilibrio puede realizarse a través de distintos métodos.
La constante de equilibrio es la expresión de la relación entre las concentraciones de los reactivos y los productos en una reacción química cuando estos niveles no registran cambios en el tiempo. En estos casos, la reacción química alcanza un estado de equilibrio bajo ciertas condiciones de temperatura y presión, con lo cual ya no progresa.
Antes de avanzar, es importante indicar que el equilibrio químico se logra cuando las concentraciones de los reactivos y los productos no experimentan una modificación neta. Suele decirse que esto se establece cuando la evolución de una reacción reversible se da hacia adelante en idéntica proporción que su correspondiente reacción inversa.
En este marco, la constante de equilibrio equivale al valor del cociente de reacción de la mezcla que se halla en el equilibrio químico. La idea de cociente de reacción, a su vez, refiere a la proporción relativa de los reactivos y los productos en un momento específico.
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ResumenAcerca de la constante de equilibrio
Para comprender qué es la constante de equilibrio, primero hay que tener en claro varios conceptos propios del ámbito de la química. Se debe saber, ante todo, que una mezcla es una agrupación de dos o más sustancias que no se combinan a nivel químico.
Se denomina reacción química al proceso de termodinámica que lleva a uno o más elementos a desarrollar una transformación que modifica su estructura molecular y sus enlaces, dando lugar a un producto. La sustancia que, al añadirse a una mezcla, genera una reacción química, recibe el nombre de reactivo.
En resumen, cuando se combinan reactivos (también llamados reactantes) con otras sustancias generando una reacción química, se obtienen productos. La manera en que se concreta este proceso depende de distintos factores que afectan el equilibrio, como la temperatura y la presión.
Cuando se alcanza el estado en el cual las concentraciones molares de los reactivos y los productos ya no atraviesan un cambio neto mientras se sigue llevando a cabo la reacción, la relación entre dichas concentraciones revela la constante de equilibrio. En ese estado, una reacción química reversible deja de evolucionar porque la reacción directa es proporcional a la reacción inversa.
Es importante considerar la influencia de la temperatura en el equilibrio químico.
La expresión
En una expresión genérica, la constancia de equilibrio se simboliza con la letra K. La ecuación debe señalar, en el numerador, la multiplicación de las concentraciones de los productos, mientras que en el denominador se incluye la multiplicación de las concentraciones de los reactivos.
Es importante aclarar que los términos deben ser elevados a la potencia equivalente al coeficiente estequiométrico de la ecuación. La idea de estequiometría, a su vez, alude al cálculo de los vínculos cuantitativos que se forjan entre los reactivos y los productos durante el desarrollo de la reacción química.
Valores de la constante de equilibrio
A partir del análisis de los valores de una constante de equilibrio pueden extraerse conclusiones de utilidad. Cuando dicho valor es elevado, revela que también es alto el grado de conversión de los reactivos a productos.
En cambio, cuando la constante de equilibrio muestra un valor reducido, el grado de conversión de reactivos a productos es acotado.
Lo que implica un valor alto de la constante de equilibrio es que gran parte de los reactivos, en el marco de la reacción química, se convierten en productos. En contrapartida, un valor pequeño de la constante de equilibrio refleja que una cantidad mínima de los reactivos se transforma en productos.
Cabe resaltar que, con determinadas condiciones de reacción, se advierte que la constante de equilibrio demuestra independencia respecto de la concentración inicial de los reactivos y los productos. Así, es posible apelar a valores constantes de equilibrio que se conocen para establecer cómo se compone el sistema en equilibrio.
La constante de equilibrio es igual al vínculo que puede establecerse entre la constante de velocidad de reacción hacia atrás y hacia adelante.
El cociente de reacción
Se denomina cociente de reacción a la proporción relativa de los productos y los reactivos de una mezcla en un instante concreto. La designación de este cociente se realiza con la letra Q.
La constante de equilibrio y el cociente de reacción coinciden en un momento. La particularidad del cociente de reacción es que su evaluación puede realizarse independientemente del valor de las concentraciones de los productos y los reactivos y en cualquier etapa de la reacción química. Esto quiere decir que el cociente de reacción puede calcularse por más que no se haya alcanzado el estado de equilibrio.
Debe tenerse en cuenta que las reacciones químicas siempre tienen tendencia al estado de equilibrio, que como ya mencionamos se consigue cuando el proceso hacia adelante y el inverso se llevan a cabo a la idéntica velocidad. Cuando estas velocidades finalmente resultan iguales, se alcanza la constancia de equilibrio: dicho de otro modo, ese equilibrio equivale a que las concentraciones de los productos y los reactivos se mantienen constantes.
No se puede dejar de considerar que, en ese equilibrio, la reacción sigue desarrollándose (no se detiene). Por ese motivo al equilibrio químico también se lo conoce como equilibrio dinámico.
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