4. Cociente de reacción y estado de equilibrio

Imagen de elaboración propia

Ya has visto que el estado de equilibrio se alcanza partiendo de composiciones iniciales diferentes, y que se establecen estados de equilibrio distintos, pero que tienen en común la relación de concentraciones según la ley de acción de masas: la constante de equilibrio.

Precisamente el conocimiento de la constante de equilibrio de una reacción te va a permitir decidir si un sistema está en equilibrio o no, y el sentido en que evoluciona el sistema para alcanzar el equilibrio, para unas concentraciones dadas de las sustancias que intervienen.

Con ese fin vas a utilizar el cociente de reacción Q, que se calcula utilizando la misma expresión de la constante de equilibrio pero con una composición del sistema que puede ser o no de equilibrio.

  • Si la composición es tal que Qc = Kc es que el sistema está en equilibrio, y si son diferentes el sistema va a evolucionar hasta alcanzarlo.
  • En el caso de que Qc sea menor que Kc , Qc debe aumentar hasta igualarse a Kc. ¿Cómo lo hace? Evolucionando el sistema hacia la derecha, con lo que aumenta la concentración de productos, disminuye la de reactivos y aumenta Qc.
  • Si por el contrario, Qc es mayor que Kc, el sistema evoluciona hacia la izquierda para alcanzar el estado de equilibrio.

Actividad

Cociente de reacción y estado de equilibrio

La relación de concentraciones de productos y reactivos, análoga a la constante de equilibrio pero en cualquier situación, no necesariamente de equilibrio, se llama cociente de reacción, Q.

  • Si Q=K el sistema no evoluciona, porque está en equilibrio.
  • Si Q<K el sistema evoluciona hacia la derecha para alcanzar el equilibrio.
  • Si Q>K el sistema evoluciona hacia la izquierda para alcanzar el equilibrio.

Ejemplo o ejercicio resuelto

A una temperatura dada, la constante de equilibrio en la síntesis del HI es 2. Si mezclas en un recipiente de 5 litros 2 moles de H2, 4 de I2 y 6 de HI, demuestra que el sistema no está en equilibrio y predice cómo evolucionará para llegar a estarlo.

En el siguiente apartado vas a ver lo que debes hacer para modificar la situación de equilibrio de la forma que te interese, de manera que el grado de reacción aumente o disminuya. Con ese fin verás cómo influye la temperatura, la cantidad de sustancia de reactivos y productos y el volumen del recipiente (es decir, las concentraciones y las presiones).