Q8.8. Equilibrio químico
El equilibrio químico no significa que la reacción se detuvo. Significa que las fuerzas termodinámicas se compensan y el cociente de reacción coincide con la constante.
Objetivos de aprendizaje
- Relacionar Delta G, Delta G° y Q.
- Calcular K desde Delta G°.
- Usar Le Châtelier con base termodinámica.
- Distinguir Kp, Kc y actividades.
Mapa del capítulo
Criterio termodinámico
Para una reacción, Delta G = Delta G° + RT ln Q. Si Delta G < 0, la reacción avanza como está escrita; si Delta G > 0, retrocede; si Delta G = 0, Q = K. Entonces Delta G° = -RT ln K. Una K grande implica productos favorecidos en estado estándar, no velocidad alta.
Actividades y constantes
Las constantes rigurosas se escriben con actividades adimensionales. En gases ideales, ai se aproxima por Pi/P°. En soluciones diluidas, por c/c° o actividad corregida. Sólidos y líquidos puros no aparecen en K porque su actividad se toma como 1. Esta convención evita unidades ambiguas en constantes termodinámicas.
Respuesta a perturbaciones
Le Châtelier resume que el sistema responde oponiéndose a una perturbación, pero la explicación cuantitativa usa Q y K. Cambiar concentraciones cambia Q, no K, si T permanece fija. Cambiar temperatura sí cambia K porque cambia Delta G°. Un catalizador no cambia K: acelera llegada al equilibrio.
Dependencia con temperatura
La ecuación de van't Hoff relaciona ln K con 1/T y Delta H°. Si la reacción es endotérmica, aumentar T suele aumentar K; si es exotérmica, aumentar T suele disminuir K. Esta regla sale de tratar el calor como reactivo o producto, pero la forma termodinámica evita ambigüedades.
Ejemplo trabajado de lectura fisicoquímica
Si Delta G° = -5,7 kJ mol-1 a 298 K, K = exp(-Delta G°/RT), mayor que 1. El equilibrio favorece productos en condiciones estándar, aunque la mezcla final puede depender de cantidades iniciales.
Errores frecuentes y cómo evitarlos
| Error | Corrección conceptual |
|---|---|
| Confundir K con velocidad | Equilibrio y cinética responden preguntas distintas. |
| Incluir sólidos puros en K | Su actividad vale 1. |
| Decir que concentración cambia K | A temperatura fija cambia Q; K no. |
Autoevaluación
- Calcula K desde Delta G°.
- Explica el efecto de agregar reactivo usando Q.
- ¿Qué cambia y qué no cambia un catalizador?