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Aspecto dinámico de las condiciones del equilibrio. Igualdad de las velocidades de reacción directa e inversa

De Wikillerato

El equilibrio químico es un estado dinámico, en el cual según la cinética química, las velocidades de reacción directa e inversa se igualan.

Para una reacción reversible del tipo:

 A + B \rightleftharpoons C + D

La cual ocurre en una sola fase homogénea y en una sola etapa (tanto para la reacción directa como la inversa), entonces tenemos que para la velocidad del proceso directo  v_d

 A + B --> C+D es:

  v_d=k_d [A] [B] 

Y la velocidad de la reacción inversa  v_i

 C + D --> A + D es :

 v_i= k_i [C] [D] 

Supongamos que un recipiente se introduce una cierta cantidad de los reactivos A y B, al comienzo la reacción directa será rápida, mientras que la inversa, al no haber ni C ni D, no se producirá. A medida que transcurre la reacción directa aumentan la concentración de C y D. Por lo tanto ahora la reacción directa se ralentiza y al contrario la inversa se acelera. Esto ocurrirá hasta que las dos velocidades se igualen, momento a partir del cual la concentración de las cuatro substancias reaccionates permanecerán estables; se alcanzado entonces el equilibrio dinámico de la reacción. En el mismo no son nulas las velocidades para el proceso directo e inverso lo que ocurre es que se igualan.

En el momento que se haya alcanzado el equilibrio dinámico, las velocidades directas e inversas se igualan, esto es:

Imagen:Equilibrio_Quimico.gif

v_d=v_i lo que implica por tanto que:

 k_d [A] [B] = k_i [C] [D]

Y agrupando los términos constantes, obtenemos la expresión

       \frac {{k_d}} {{k_i}} = \frac{ [C]^{c} [D]^{d}}{[A]^{a} [B]^{b}}= K_c 


Que se mantiene constate con un valor  K_c en el equilibrio. Es decir, una vez alcanzado el equilibrio, las concentraciones mantienen una proporción, de forma que el cociente anterior se mantiene constante. Ese valor se denomina constante de equilibrio y se designa por  K_c cuando se expresa en función de las concentraciones  c . El valor de constante depende de la temperatura, ya que las constantes de velocidad ( k_d  y  k_i dependen de ella. La constante de equilibrio de una reacción determinada depende únicamente de la temperatura, cuando varia la temperatura cambia el valor numérico de la constante de equilibrio y por tanto se establece un equilibrio distinto del anterior.

   
 
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