las reacciones reversibles alcanzan un estado de equilibrio
Respuestas a la pregunta
Este tipo de reacción se representa con una doble flecha, donde la flecha indica el sentido de la reacción; esta ecuación representa una reacción directa (hacia la derecha) que ocurre simultáneamente con una reacción inversa (hacia la izquierda):
{\displaystyle a{\mbox{A}}+b{\mbox{B}}\rightleftharpoons c{\mbox{C}}+d{\mbox{D}}\,\!}Donde a, b y c, d representan el número de moles relativos de los reactivos A, B y de los productos C, D respectivamente y se los llama coeficientes estequiométricos.1
Constante específica de velocidad reacción[editar]La descripción que sigue supone que la reacción química es de tipo elemental.2
Cuando el medio de reacción es homogéneo, en ausencia de catalizadores y para una reacción química como la descrita por las fórmulas del apartado anterior (dos reactivos y dos productos), las velocidades de reacción directa e inversa son directamente proporcionales a las concentraciones de los reaccionantes; según las siguientes fórmulas:
{\displaystyle V_{rd}=k_{rd}[A]^{a}[B]^{b}\,}y
{\displaystyle V_{ri}=k_{ri}[C]^{c}[D]^{d}\,}Donde Vrd y Vri representan la velocidad de reacción directa e inversa y krd y kri son las constantes específicas de la velocidad de reacción.
Estas ecuaciones representan que la velocidad de reacción es igual al producto de una constante de reacción, multiplicada por las concentraciones (en moles por litro) elevadas a una potencia –igual al orden de una reacción química determinado experimentalmente.
La reacción ocurre con una velocidad neta hasta que se alcanza el estado de equilibrio químico, en el cual la velocidad a la que los productos se transforman en los reactivos iguala a la velocidad de transformación de reactivos en productos y se instala un estado de equilibrio dinámico.3
{\displaystyle V_{rd}=V_{ri}\,\!}La constante específica de velocidad de reacción depende de la temperatura del medio de reacción (ver ecuación de Arrhenius).4
La presencia de un catalizador en el medio de reacción y/o un medio de reacción de más de una fase, sistema heterogéneo, requiere fórmulas más complejas que no serán abordadas en el presente artículo.
Constante de equilibrio de la reacción[editar]Como se dijo, en el estado de equilibrio químico se instala un equilibrio dinámico en el que la velocidad neta de reacción es igual a cero porque las velocidades de reacción directa e inversa son idénticas.
Se puede reordenar las fórmulas anteriores de la siguiente manera:
{\displaystyle k_{rd}[A]_{e}^{a}[B]_{e}^{b}=k_{ri}[C]_{e}^{c}[D]_{e}^{d}\,}ya que si los primeros miembros son iguales los segundos también lo serán. El subíndice e que afecta a las concentraciones indica que son sus valores llegados al equilibrio
Y reordenando la ecuación anterior tendremos:
{\displaystyle {\frac {k_{rd}}{k_{ri}}}={\frac {[C]_{e}^{c}[D]_{e}^{d}}{[A]_{e}^{a}[B]_{e}^{b}}}\,}Puede verse entonces que también es constante el cociente del producto de las concentraciones elevadas a una potencia igual a sus coeficientes estequiométricos, donde en el numerador van las concentraciones de los productos y en el denominador las de los reactivos, todas correspondientes al estado de equilibrio.
A este cociente se lo llama Constante de equilibrio K.5
Entonces:
{\displaystyle K={\frac {[C]_{e}^{c}[D]_{e}^{d}}{[A]_{e}^{a}[B]_{e}^{b}}}\,}