¿Qué es el equilibrio químico?

Equilibrio químico 

El equilibrio químico es la condición en la cual la velocidad de reacción en el sentido de formación de productos es igual a la velocidad de reacción en el sentido opuesto equilibrio dinámico.

• Reacciones irreversibles: los reaccionantes se transforman totalmente en productos.

• Reacciones reversibles: los reaccionantes se transforman parcialmente en productos.

Fuente: capaceres.educarex.es

Algunas reacciones reversibles se pueden transformar en irreversibles cuando uno o más de los productos formados se remueven de la mezcla de reacción y de irreversibles a reversibles, cuando en la disociación de un ácido fuerte se cambia el disolvente (agua por benceno).

Ley del equilibrio químico 

En una reacción química, los reactivos se combinan entre sí para dar productos. Puede ocurrir, si el sistema de estudio es cerrado, que los productos se combinen entre sí para dar de nuevo reactivos. Pasado un cierto tiempo, la variación de las concentraciones de reactivo y producto permanecen constante con el tiempo, diremos que hemos llegado a la situación de equilibrio químico. 

Supongamos la reacción de formación de yoduro de hidrógeno a partir de sus componentes

 I (g) + H (g) ⇔ 2HI(g)

Si analizamos las velocidades ambos procesos (directo e inverso), las ecuaciones de velocidad son las siguientes:  vd = kd[H2][I2] vi = ki[HI]2.

Cuando llegamos al equilibrio, las concentraciones de reactivos y productos no varían con el tiempo, por lo que podemos decir que las velocidades del proceso directo e inverso se igualan (ver figura).

vd = vi  kd[H2][I2] = ki[HI]2.

Como vimos en la unidad de cinética química, las constantes de velocidad no dependen de las concentraciones, pero sí de la temperatura, por ello su cociente debe ser otra constante que denominamos constante de equilibrio (K), que sólo dependerá de la temperatura. Conviene recalcar que las concentraciones que aparecen en la expresión son las concentraciones de reactivos y productos en el equilibrio. Con esto podemos decir que para cualquier reacción en general: aA + bB +··· ⇔cC + dD + ···.   Ejemplo: 

• K = constante de equilibrio.
• [ ] = concentración molar.
• a, b, c, d = coeficientes estequiométricos.

Principio de Le Châtelier

Si en una reacción química en equilibrio se modifica la temperatura, la presión o la concentración de alguna de las sustancias participantes, el equilibrio se desplaza en un sentido tal, que tiende a minimizar el cambio externo impuesto a la reacción.

Existen factores que afectan la posición del equilibrio sin modificar el valor de K:

• cambio de concentración

• cambio de la presión total

En cada caso el sistema se desplaza hacia un nuevo estado de equilibrio en el sentido de atenuar la variación producida. Si en el equilibrio se altera la concentración o presión parcial de alguna de las especies participantes, el sistema evolucionará a una nueva posición de equilibrio y el valor de la K de equilibrio se mantiene. Existen factores que afectan la posición de equilibrio modificando el valor de K, como un cambio de temperatura.

En una reacción endotérmica, el aumento de la temperatura, desplaza el equilibrio hacia la formación de productos y la disminución de la temperatura desplaza el equilibrio hacia la formación de reaccionantes y en la reacción exotérmica, el aumento de la temperatura desplaza el equilibrio hacia la formación de reaccionantes y la disminución de la temperatura desplaza el equilibrio hacia la formación de productos.

Fuente: PUCP

El principio de Châtelier es complejo de explicar tanto su concepto como su funcionamiento, es por eso que se explica en la parte superior, pero si esto no es suficiente para el lector en la parte baja de este párrafo se estará proporcionando un video explicado por profesionales en la materia.

Efecto de un catalizador 

Un catalizador es una sustancia que sin ser modificada o consumida durante el proceso, cambia la velocidad de una reacción química. Los catalizadores pueden ser positivos, cuando aceleran la velocidad de reacción, o negativos, cuando desaceleran la velocidad de reacción. Al cambiar la velocidad de reacción no se alteran las condiciones de equilibrio, es decir, los catalizadores afectan por igual a la reacción directa y a la inversa. El catalizador aumenta la velocidad de la reacción química al reducir la energía del estado de transición y así disminuir la energía de activación y/o cambiando el mecanismo de la reacción. La catálisis puede ser homogénea, heterogénea o enzimática. 

Catálisis homogénea 

Se produce en una sola fase líquida o gaseosa; es decir, catalizador y reactivos se encuentran en la misma fase. También entran en la clasificación de catálisis heterogénea los catalizadores sólidos o reactivos gaseosos que se encuentran disueltos en líquidos, conformando una sola fase. Como ejemplos de catálisis homogénea tenemos la oxidación de la materia orgánica presente como contaminante del agua a través del proceso Fenton que consiste en la formación de radicales oxidrilos de alto potencial de oxidación desde el peróxido de hidrogeno y el hierro solubilizado como catalizador. 

Fuente: Rosa dueña 

Catálisis heterogénea 

ocurre en sistemas de reacción polifásicos (varias fases), la reacción se produce en la interfase. El catalizador, generalmente, es un sólido y los reactivos gases o líquidos. Este tipo de catálisis tiene como ventaja el poder recuperar el catalizador pues al estar en una fase diferente a los reactivos, se lo puede separar al final de la reacción con relativa facilidad. La catálisis heterogénea es la más utilizada en la industria. Como ejemplos de catálisis positiva tenemos a la síntesis de amoniaco catalizada por hierro, la preparación de polímeros desde el etileno y catalizadores de Ziegler-Natta, la producción de margarina a través de la hidrogenación de aceites vegetales catalizada por níquel, la transformación de los gases que provienen del escape de los automóviles en gases más inocuos a través de convertidores catalíticos.

Fuente: biblioteca digital.mx

Catálisis enzimática 

se usan enzimas que son catalizadores biológicos de alto peso molecular. Como ejemplo tenemos al pardeamiento enzimático deseado en el café, el cacao y el té por el mejoramiento que se produce en las características organolépticas y no deseado en las frutas. Como ejemplo de catálisis negativa tenemos el enlentecimiento del proceso de oxidación de materia orgánica en frutas debido al ácido cítrico presente en frutas cítricas.

Fuente: Asturnatura 

Los efectos de un catalizador son parte impotante de complementar la ciencia de la química todo va de la mano, pero debemos de saber diferenciar cuales son esos catalizadores y para que debemos implementarlos, es por eso que en este blog se explica uno por uno su funcionamiento, pero si para el lector no es suficiente el contenido que proporcionamos en la parte baja del siguiente parrfo estaremos dejando un video que esta explicado por profesionales que dedican su tiempo a la química. 

Acidos bases y sales 

Los ácidos, las bases y las sales son compuestos indispensables tanto en la vida diaria de los individuos como en los experimentos de los laboratorio y los procesos industriales. En primer lugar debemos resaltar que las reacciones químicas en donde estos compuestos son usados, son de gran importancia en nuestra vida cotidiana por los beneficios que nos genera. Mediante una serie de procesos industriales, se obtienen bases, ácidos y sales que suelen ser usados como materias de otras sustancias muy importantes para el hombre. Por otro lado, en cuanto a la naturaleza, muchas sustancias son encontradas en ellas, como lo es el pacido carbónico, un ácido fundamental para mantener constante el PH de la sangre.

Ácidos 

Es considerado tradicionalmente como cualquier compuesto químico que, cuando se disuelve en agua, produce una solución con una actividad de cation hidronio mayor que el agua pura, esto es, un PH menor que 7. Esto se aproxima a la definición moderna de Jhonannes Bronsted y Thomas Lowry, quienes definieron independientemente un ácido como un compuesto que dona un cation hidrógeno (H+) a otro compuesto (denominado base).

Tipos de ácidos:

• El ácido acético, por ejemplo, es un líquido incoloro y de olor picante, que se produce a través de la oxidación del alcohol etílico y se utiliza en la síntesis de productos químicos.

• El ácido sulfúrico, que es aquel que se obtiene a partir de dióxido de azufre. La fórmula de este citado compuesto químico es H2 SO4 y se estima que es uno de los de los elementos de este tipo que más se crea en el mundo pues se utiliza con mucha frecuencia en el ámbito industrial, y especialmente en lo que es la elaboración de fertilizantes. Su capacidad corrosiva es una de las principales señas de identidad que tiene este ácido que además se identifica por el hecho de que actúa de manera muy violenta en su contacto con el agua, tanto es así que siempre se recomienda tener cuidado extremo a la hora de trabajar y operar con él para evitar quemaduras, entre otros factores.

• El ácido acrílico, es soluble en agua, forma polímeros con facilidad y se aplica en la producción de materiales plásticos y pinturas.

• El ácido benzoico, en cambio, es un sólido que se utiliza en farmacias. Otro ácido sólido es el bórico, con usos antisépticos e industriales. Hay ácidos que son gases, como el clorhídrico, formado por cloro e hidrógeno. Se trata de una sustancia corrosiva, que se obtiene a partir de la sal común y que suele usarse disuelto en el agua.

• El ácido cítrico, por otra parte, es aquel que contienen varios frutos, como el limón. Tiene un sabor agrio y es muy soluble en agua.

Fuente: Alamy

                                                                

Bases 

La definición inicial corresponde a la formulada en 1887 por Svante August Arrhenius.

La teoría ácido-base de Brønsted-Lowry, formulada por Brønsted y Lowry en 1923, dice que una base es aquella sustancia capaz de aceptar un protón (H+). Esta definición engloba la anterior: en el ejemplo anterior, el KOH al disociarse en disolución da iones OH−, que son los que actúan como base al poder aceptar un protón. Esta teoría también se puede aplicar en disolventes no acuosos.

Lewis en 1923 amplió aún más la definición de ácidos y bases, aunque esta teoría no tendría repercusión hasta años más tarde. Según la teoría de Lewis una base es aquella sustancia que puede donar un par de electrones. El ion OH−, al igual que otros iones o moléculas como el NH3, H2O, etc., tienen un par de electrones no enlazantes, por lo que son bases. Todas las bases según la teoría de Arrhenius o la de Brønsted y Lowry son a su vez bases de Lewis.

Ejemplos de bases de Arrhenius: NaOH, KOH, Al(OH)3.

Ejemplos de bases de Brønsted y Lowry: NH3, S2−, HS−.

Fuente: Ejemplos.net

Fuerza de una base: 

Una base fuerte es la que se disocia completamente en el agua, es decir, aporta el máximo número de iones OH-. El ejemplo anterior (hidróxido potásico) es de una base fuerte. Una base débil también aporta iones OH- al medio, pero está en equilibrio el número de moléculas disociadas con las que no lo están.

Al(OH)3 <=> 3OH- + Al+

En este caso, el hidróxido de aluminio está en equilibrio (descomponiéndose y formándose) con los iones que genera.

Nomenclatura:

Para crear una base usando diversas nomenclaturas para ellas tomadas a partir de los nombres de los elementos y juntándolos con un ion hidroxilo (OH), tomando el número de valencia del elemento y combinarlos (cambiándolos de posición) como se muestra en la tabla:

Formula	Tradicional	Stock	IPUAC
Cu(OH)	Hidróxido cuproso	Hidróxido de cobre (I)	Monohidróxido de cobre
Cu(OH)2	Hidróxido cúprico	Hidróxido de cobre (II)	Dihidróxido de cobre

Fuente: Orlando de León 

sales 

Una sal es un compuesto químico formado por cationes (iones con carga positiva) enlazados a aniones (iones con carga negativa) mediante un enlace iónico. Son el producto típico de una reacción química entre una base y un ácido, donde la base proporciona el catión y el ácido el anión. La combinación química entre un ácido y un hidróxido (base) o un óxido y un hidronio (ácido) origina una sal más agua, lo que se denomina neutralización.

Nomenclatura: 

Según la nomenclatura tradicional, las sales se denominan con el nombre del anión, con cierto prefijo y sufijo, seguido de la preposición de y el nombre del catión. Hay que distinguir entre distintos casos: 

En las sales de hidrácidos, se sustituye la terminación -hídrico del hidrácido del que proviene el anión para la terminación -uro. Por ejemplo, NaCl es el cloruro de sodio; el anión Cl- proviene del hidrácido HCl (ácido clorhídrico). 

En las sales de oxoácidos, se sustituye la terminación -oso o-ico del oxoácido del cual proviene el anión por la correspondiente - ito o -ato. Por ejemplo, el Ca3(PO4)2 es el fosfato de calcio; el anión PO43- proviene del H3PO4 (ácido fosfórico). 

Las sales ácidas (sales que provienen de ácidos polipróticos y que contienen átomos de hidrógeno sustituibles) se denominan indicando el número de hidrógenos no sustituidos que quedan en la molécula, usando el prefijo correspondiente. Por ejemplo, el NaHS es la hidrogenosulfuro de sodio; el anión HS- proviene del ácido sulfhídrico. 

Las sales básicas (sales que contienen iones hidroxilo, OH-) se nombran indicando el número de hidroxilos seguido del anión central y finalmente el catión. Por ejemplo, el MgCl (OH) es el hidroxicloruro de magnesio. 

Las sales hidratadas (que contienen agua de cristalización) se denominan indicando la sal correspondiente y seguidamente el número de moléculas de agua de hidratación.

Las sales se pueden clasificar en los siguientes grupos:

• Sal haloidea, hidrácida o binaria neutra: son compuestos binarios formados por un metal y un no-     metal, sin ningún otro elemento. El anión siempre va a tener la terminación -uro. Ejemplos: cloruro de sodio, NaCl; cloruro de hierro (III), FeCl3; sulfuro de hierro (II), FeS. 

• Sal de oxácido: procede de sustituir los hidrógenos de un oxácido por cationes metálicos. 

• Sal oxácida, oxiácida o ternaria neutra: se sustituyen todos los hidrógenos. Ejemplo: hipoclorito de sodio, NaClO.

• Sal ácida: se sustituyen parte de los hidrógenos. Ejemplo: hidrogenocarbonato de sodio o bicarbonato de sodio, NaHCO3.

• Sal básica o hidroxisal: contienen iones hidróxido (OH-), además de otros aniones. Se pueden clasificar como sales o hidróxidos. Ejemplo: hidroxicarbonato de hierro (III), Fe(OH)CO3.

• Sal doble: se sustituyen los hidrógenos por dos o más cationes. Ejemplo: carbonato doble de potasio y litio, KLiCO3. 

• Hidroxosal: sal formada a partir de un hidróxido anfótero, que reacciona como un ácido una base débil ante una base o un ácido fuerte. 

• Sal mixta: contiene varios aniones. Ejemplos: clorurofluoruro de calcio, CaClF; clorurofosfato de potasio, K4ClPO4, nitratosulfato de hierro (III), Fe(NO3)SO4.

• Oxisal: formada por la unión de un óxido y una sal. Ejemplos: oxinitrato de plomo (IV), PbO(NO3)2; oxicloruro de cobalto (III), CoOCl. 

• Sal hidratada o hidrato: sal con moléculas de agua en su estructura cristalina. Ejemplos: óxido de plomo (III) hemihidrato (o hemihidratado), PbO·½H2O; sulfato de calcio dihidrato, CaSO4·2H2O. 

Fuente: EcuRed

Otros de los subtemas que debemos tomar muy en cuenta son los ácidos, bases y sales que ayudan a complementar al equilibrio químico, por eso que su difinición es extensa pero acá tratamos de resumir lo mas importante para lector, pero si aun quedan dudas de lo que es un ácido, base y sal no te preocupes te dejaremos un video para que sigas aprendiendo, de igual manera con los otros temas el video quedara plasmado terminando este parráfo.

Conclusiones 

El equilibrio químico se compone por diferentes subtemas que son parte fundamental del mismo ya que cada subtema va tomado de la mano, decimos esto debido a que la persona que tenga interes por aprender no se salte ningún contenido del blog y que puedan observar los videos para reforsar su conocimiento, este blog esta diseñado principalmente para estudiantes, docentes o para cualquier persona que le interes por aprender química, acá podrán encontrar la difinición mas concreta de cada uno de los temas, se hace todo esto con el objetivo de brindar al lector información veridica y ahorrarle el tiempo de buscar por partes cada uno de los temas, y se espera que el blog pueda llegar a cada parte del mundo y pueda ser ese apoyo que tanto buscan.  

Para el lector que se esta apoyando en este blog tambien se le hace la invitacion a crear su propia información y brindarsela a más personas que lo necesiten, ya que esto es la finalidad de un blog, compartir nuestros conocimientos con todos los que esten interesados en aprender, tambien es importante comentar los blogs y hacerle mención al creador si tiene algún error o comentarle en que puede mejorar, tambien es bueno si el lector tiene más contenido o algun comentario de alguno de los temas que lo haga saber en su comentario, ya que no solo hace mejorar al creador de contenido si no que le da más apoyo a otras personas que de igual manera necesitan saber. 

Referencias bibligráficas 

Equilibrio químico – Aprendizaje U. Chile. (2018). RECURSOS PARA APRENDER CIENCIAS BÁSICAS Y MATEMÁTICAS. tomado de: https://aprendizaje.uchile.cl/recursos-para-aprender-ciencias-basicas-y-matematicas/quimica/equilibrio-quimico/#:%7E:text=El%20equilibrio%20qu%C3%ADmico%20es%20la,totalmente%20en%20productos%20(%E2%86%92).

Equilibrio químico – Aprendizaje U. Chile. (2018). RECURSOS PARA APRENDER CIENCIAS BÁSICAS Y MATEMÁTICAS. tomado de: https://aprendizaje.uchile.cl/recursos-para-aprender-ciencias-basicas-y-matematicas/quimica/equilibrio-quimico/#:%7E:text=El%20equilibrio%20qu%C3%ADmico%20es%20la,totalmente%20en%20productos%20(%E2%86%92).

 

 

QUIMICA. (2016, 6 noviembre). Blog QUIMICA. tomado de:  http://quimicaexapres10-1.blogspot.com/p/acidos-bases-y-sales-introduccion-los.html