En química se hace gran alusión al equilibrio químico. Se trata de un estado que las reacciones químicas pueden alcanzar de forma reversible y en el que no se produce ninguna variación de las concentraciones tanto de los reactivos como de los productos que se involucran en la propia reacción. El equilibrio químico es caracterizado por ser dinámico y no estático. Esto quiere decir que todas las moléculas y átomos continúan reaccionando de forma continua pero mantienen las mismas concentraciones.
En este artículo vamos a contarte todo lo que debes saber sobre el equilibrio químico y su importancia.
Características principales
Cuando hablamos de equilibrio químico estamos hablando de algo similar a lo que se presenta cuando ocurren cambios de pase. Que los cambios seta se puede que no haya un rompimiento de enlaces. Vamos a poner un ejemplo: utilizamos un líquido que puede estar en equilibrio con los vapores propios, al igual que como un sólido. Establecemos el equilibrio cuando el sólido puede también estar en equilibrio con el agua que lo rodea cuando ha precipitado o cristalizado.
El equilibrio químico es imprescindible en la industria química. De esta forma, se pueden obtener mejoras en la síntesis y de los rendimientos. Una vez se establece el equilibrio químico no es posible obtener más cambios o respuestas a menos que este equilibrio se interrumpa. Normalmente, es interrumpido por acciones externas. Es así como la síntesis del producto se modifica con varios parámetros como es la presión, el volumen o la temperatura. Si estamos continuamente jugando con los valores de estos parámetros al final conseguimos que el equilibrio se genere cuando pueda alcanzar la máxima producción.
De lo contrario, si no calculamos bien, el equilibrio químico no tendrá bien las cantidades de productos y serán insatisfactorias. Es decir, tendrá un rendimiento menor y no será factible de forma económica. Todo esto es más útil si lo extrapolamos a la industria química y para cualquier síntesis sin importar su escala. Obviamente, deberemos optimizar más la producción siempre y cuando exista una producción a mayor escala.
En el equilibrio químico pueda haber más cantidad de productos o más cantidad de reactivos. Todo depende de la dirección hacia donde esté desplazado dicho equilibrio. Si tenemos en cuenta todos los factores, podemos desplazar el equilibrio químico hacer cualquiera de las dos direcciones. Hay que tener en cuenta que estos cambios de direcciones se pueden dar a siempre y cuando la reacción química sea reversible.
La explicación del equilibrio químico
Vamos a explicar cómo ocurre y que se necesita para alcanzar el equilibrio químico. Lo primero es ver qué hay antes. Vamos a considerar la siguiente reacción que es totalmente reversible. Aquí tenemos el tetraóxido de nitrógeno que se transforma en 2 moles de dióxido de nitrógeno. Ambos son gases. El primer gas que es el reactivo es incoloro, mientras que el segundo presenta una coloración parda o de café. Si colocamos en un vial o en un recipiente pequeño una cantidad determinada de los reactivos, veremos que es incoloro hasta que no se establece el equilibrio químico.
La concentración de los reactivos comienza a disminuir de forma paulatina a conforme tiene lugar la reacción química a lo largo del tiempo. Parte de él acaba disociándose para dar lugar a las moléculas de dióxido de nitrógeno. Aunque la concentración del mismo es igual a cero al principio de la reacción, comenzará a aumentar a medida que el reactivo comience a disociarse.
Sin embargo, estamos hablando de una reacción química reversible, por lo que parte de las moléculas de él los productos se unirán para volver a formar los reactivos. Esto quiere decir que las dos reacciones tanto la directa como la inversa tendrán sus propias velocidades.
Velocidades de reacción en el equilibrio químico
Vamos a ver cuáles la importancia que tienen las velocidades de reacción en el equilibrio químico. Al principio debemos saber que la velocidad del consumo de los reactivos va a ser mayor que la velocidad de consumo de los productos. De esta forma, al principio, al sólo haber tetraóxido de nitrógeno, las pocas moléculas que se han formado de dióxido de nitrógeno apenas pueden encontrarse entre ellas para volver a reaccionar de la forma inversa. Cuando hemos llegado hasta ese momento de la reacción, en el vial se podrá ver cómo comienza a teñirse de un color anaranjado ya que se tiene una mezcla de los reactivos y de los productos a la vez.
Poco a poco, conforme avanza la reacción química las moléculas de los productos van a estar en mayor cantidad que las moléculas de los reactivos. Las velocidades de las dos reacciones tanto de la directa como de la inversa seguirán igualando, aun cuando las concentraciones vayan diferenciándose entre sí cada vez más. Es decir, los productos tienden a ser mayor que los reactivos, por lo que irá aumentando su concentración a lo largo del equilibrio químico.
Cuando la reacción química alcanza el equilibrio químico las velocidades y ambas reacciones se igualan. Ambas concentraciones también se mantienen constantes ya que ambas de acciones suceden a la misma velocidad. Apenas se disocia cierta cantidad de los reactivos, la misma cantidad volverá a producirse de forma inmediata a causa de la reacción de otra cantidad de los productos. Estas la razón por la que se conoce el nombre de equilibrio químico y es completamente dinámico. Y es que las moléculas tanto de reactivos como de productos siguen participando en las reacciones, aunque no cambien las concentraciones de los mismos a lo largo del tiempo.
Si tenemos que las velocidades de reacción son las mismas pero en ambos sentidos, se consigue tener la constante de equilibrio.
Constante de equilibrio
Se consigue y es siempre la misma, siempre y cuando factores como la temperatura sea estables. Es decir, la constante de equilibrio químico será la misma, siempre y cuando la temperatura sea estable, sin importar cuánto de tetraóxido de nitrógeno se inyecta al principio en el vial.
Como pueden ver, el equilibrio químico es algo bastante importancia de cara a la industria química y al conocimiento de la generación de productos. Espero que con esta información puedan conocer más sobre el equilibrio químico y su importancia.