El equilibrio químico

Este cuestionario de Química de 2º de Bachillerato desarrolla el equilibrio químico, bloque central del temario de PAU (Selectividad) que estudia el estado dinámico alcanzado por una reacción reversible y los factores que lo desplazan.

Se define el equilibrio químico como un proceso dinámico en el que las velocidades de la reacción directa e inversa se igualan, manteniendo constantes —aunque no necesariamente iguales entre sí— las concentraciones de reactivos y productos. Se trabaja la expresión de la constante de equilibrio Kc y su relación con la constante en función de presiones parciales, Kp=Kc(RT)^Δn, donde Δn es la diferencia entre moles gaseosos de productos y reactivos; en el caso particular Δn=0, ambas constantes coinciden.

El principio de Le Chatelier se aplica sistemáticamente a la síntesis del amoníaco (N₂+3H₂⇌2NH₃, exotérmica): aumentar la presión desplaza el equilibrio hacia el lado con menos moles gaseosos (hacia el amoníaco), retirar continuamente el producto formado desplaza el equilibrio para reponerlo, mientras que aumentar la temperatura favorece la reacción inversa endotérmica. Se distingue cuidadosamente el efecto de añadir un gas inerte a volumen constante (no desplaza el equilibrio, pues las presiones parciales de reactivos y productos no cambian) del efecto de aumentar el volumen del recipiente (sí desplaza el equilibrio, hacia el lado con más moles gaseosos, al disminuir la presión total).

Se insiste en que la temperatura es el único factor que altera el valor numérico de Kc: la presión, el volumen y las concentraciones iniciales pueden desplazar la posición del equilibrio, pero no cambian el valor de la constante para una reacción dada a una temperatura fija. Los catalizadores aceleran por igual las reacciones directa e inversa, permitiendo alcanzar el equilibrio más rápido sin desplazar su posición ni alterar Kc.

Se trabaja también el caso de equilibrios heterogéneos, como la descomposición del carbonato de calcio (CaCO₃⇌CaO+CO₂), donde los sólidos puros no aparecen en la expresión de la constante ni afectan la posición del equilibrio mientras haya algo de sólido presente. Finalmente, se interpreta el significado cualitativo de una Kc muy elevada (equilibrio desplazado casi completamente hacia los productos) o muy baja (hacia los reactivos).

Las 12 preguntas combinan la relación Kc-Kp, aplicaciones del principio de Le Chatelier a distintos equilibrios gaseosos y heterogéneos, y preguntas conceptuales sobre qué factores alteran realmente el valor de Kc. Las 12 flashcards recogen todas las fórmulas y definiciones del bloque para el repaso final.

• Aplicar la relación Kp=Kc(RT)^Δn entre las constantes de equilibrio en función de concentraciones y presiones parciales
• Predecir el desplazamiento de un equilibrio químico ante cambios de presión, volumen, temperatura o retirada de producto usando el principio de Le Chatelier
• Explicar por qué la temperatura es el único factor que altera el valor numérico de Kc, a diferencia de la presión o la concentración
• Distinguir el efecto de añadir un gas inerte a volumen constante (sin desplazamiento) del de aumentar el volumen del recipiente (con desplazamiento)
• Aplicar el principio de Le Chatelier a equilibrios heterogéneos, reconociendo que los sólidos puros no afectan la posición del equilibrio

"Considere la reacción N2(g) + 3H2(g) ⇌ 2NH3(g) con ΔH<0. Aumentar la presión desplaza el equilibrio hacia donde hay menos moles gaseosos (2 frente a 4), favoreciendo el amoníaco. La relación termodinámica correcta es Kp = Kc·(RT)^Δn, donde Δn es la diferencia entre los moles de productos e reactivos gaseosos."