Page 657 - Quimica - Undécima Edición

14.2 Escritura de las expresiones de las constantes de equilibrio 627

to para las concentraciones de equilibrio de los reactivos. La magnitud de la constante de
equilibrio indica si una reacción en equilibrio es favorable a los productos o a los reacti-
Los signos @ y ! signifi can “mucho
vos. Si K es mucho mayor que 1 (es decir, K @ 1), el equilibrio se desplazará hacia la
mayor que” y “mucho menor que”,
derecha y favorecerá a los productos. Por el contrario, si la constante de equilibrio es respectivamente.
mucho menor que 1 (es decir, K ! 1), el equilibrio se desplazará a la izquierda y favo-
recerá a los reactivos (fi gura 14.3). En este contexto, cualquier número superior a 10 se
considera que es mucho mayor a 1, y un número menor a 0.1 signifi ca que es mucho
menor que 1.
Aunque el uso de los términos “reactivos” y “productos” pudiera resultar confuso
porque una sustancia que es un reactivo en la reacción hacia la derecha también es el Productos
producto de la reacción hacia la izquierda, esta terminología es congruente con la conven- K >> 1
ción de que las sustancias escritas al lado izquierdo de las fl echas de equilibrio se consi- Reactivos 34
deran como “reactivos”, y las que están al lado derecho, como “productos”. a)

14.2 Escritura de las expresiones
de las constantes de equilibrio Reactivos
K << 1
El concepto de “constantes de equilibrio ” es fundamental en química. Como veremos en Productos
34
breve, las constantes de equilibrio son la clave para resolver muchos tipos de problemas
b)
de estequiometría de sistemas en equilibrio. Por ejemplo, un químico industrial que desea
obtener el máximo rendimiento de ácido sulfúrico, debe tener un conocimiento claro de Figura 14.3 a) En el equilibrio
las constantes de equilibrio de todas las etapas del proceso, desde la oxidación del azufre hay más productos que reactivos,
y se dice que el equilibrio se
hasta la formación del producto fi nal. Un médico especialista en casos clínicos de altera-
desplaza hacia la derecha. b) En la
ciones en el balance ácido-base necesita conocer las constantes de equilibrio de ácidos y situación contraria, cuando hay
bases débiles. Asimismo, un conocimiento de las constantes de equilibrio de ciertas reac- más reactivos que productos, se
ciones en fase gaseosa ayudará a los químicos especialistas en la atmósfera a entender dice que el equilibrio se desplaza
mejor el proceso de destrucción del ozono en la estratosfera . hacia la izquierda.
Para emplear las constantes de equilibrio necesitamos expresarlas en términos de
concentraciones de reactivos y de productos. La única guía con que se cuenta es la ley
de acción de masas [ecuación (14.2)], que es la fórmula general para encontrar las con-
centraciones de equilibrio. Sin embargo, como las concentraciones de reactivos y de pro-
ductos se pueden expresar en distintas unidades, y dado que las especies que reaccionan
no siempre están en la misma fase, es probable que haya más de un modo de expresar la
constante de equilibrio para la misma reacción. Para comenzar, analizaremos reacciones
en las que los reactivos y productos están en la misma fase.

Equilibrios homogéneos
El término equilibrio homogéneo se aplica a las reacciones en las que todas las especies
reactivas se encuentran en la misma fase. La disociación del N 2 O 4 es un ejemplo de
equilibrio homogéneo en fase gaseosa . La constante de equilibrio, como se presenta en la
ecuación (14.1), es
[NO 2 ] 2
K c 5
[N 2 O 4 ]

Observe que el subíndice en K c indica que las concentraciones de las especies reactivas
se expresan en molaridad o moles por litro . Las concentraciones de reactivos y productos
en las reacciones de gases también se pueden expresar en términos de sus presiones par-
ciales. De la ecuación (5.8) se deduce que, a una temperatura constante, la presión P de
un gas está en relación directa con la concentración en mol/L del gas, es decir, P 5 (n/V)
RT. Así, la constante para el proceso en equilibrio,

N 2 O 4 (g) Δ 2NO 2 (g)