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UT2 D - Explicación Equilibrio Químico - Contenido educativo

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Subido el 15 de octubre de 2025 por Pedro M.

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Bien, vamos a comenzar esta siguiente parte del tema 2, sobre el laboratorio de análisis físico-químico de aguas. 00:00:01
Ya estuvimos viendo el agua como disolvente, las disoluciones acuosas, los cálculos de concentraciones y la elaboración de diluciones, 00:00:10
tanto diluciones únicas, sencillas, como diluciones seriadas, banco de diluciones. 00:00:22
Y en el último apartado estuvimos viendo cómo los compuestos químicos pueden reaccionar entre sí y adquirir cambios químicos. Vimos las reacciones químicas, la ecuación de la reacción química y las relaciones estequiométricas. 00:00:29
Vamos a ver hoy el equilibrio químico. Muchas de estas reacciones químicas pueden estar en equilibrio. 00:00:49
Hago referencia a que muchas de las diapositivas que vamos a utilizar en esta presentación son cortesía del profesor Gregorio Rosa Palacios del Instituto Arquitecto Ventura Rodríguez, que generosamente las cede y así las podemos utilizar. 00:00:57
¿De acuerdo? Bien. Hasta ahora lo que hemos estado viendo es que las reacciones químicas, como por ejemplo una reacción de disociación de una sal, como puede ser el cloruro de sodio, en presencia del agua, de agua, se puede disociar en sus dos iones el cation sodio más el cloruro. 00:01:14
Este es un ejemplo de reacción química de disociación. Bien, esta reacción está completamente desplazada hacia la derecha y es una reacción irreversible. Es tantísima la tendencia en presencia de agua, en un ambiente acuoso del cloruro sódico, es tanta la tendencia a formar sus iones correspondientes que esta reacción ya no ocurre jamás en sentido opuesto. 00:01:39
Bien, esto no es siempre así. Es decir, hemos visto, por tanto, como si todas las reacciones estuvieran totalmente desplazadas de los reactivos hacia los productos. 00:02:09
De tal manera que llega un momento que se agotan todos los reactivos porque hemos generado todos los productos, el 100%. ¿De acuerdo? 00:02:24
Pero en la mayoría de los casos esta conversión, esta transformación química no es total. Se producen de esta manera simultáneamente, diríamos como dos reacciones químicas que son opuestas y ocurren de forma simultánea hasta que llega un momento que hay un equilibrio, un equilibrio químico entre las dos reacciones. 00:02:32
Por ejemplo, aquí tenemos la reacción representada, la reacción química entre el yodo gaseoso, en estado gaseoso, con el hidrógeno, en estado gaseoso, también para dar lugar al yoduro de hidrógeno. 00:02:56
¿De acuerdo? Dos moléculas de yoduro de hidrógeno, según las proporciones estequiométricas. Si os acordáis, un mol más un mol van a generar dos moles de yoduro. 00:03:13
Pero realmente esto no es una reacción que está completamente desplazada hacia la derecha, sino que se establece un equilibrio. Es decir, hay en paralelo y simultáneamente una reacción directa, que es la que va hacia la derecha, la reacción directa, por la cual el hidrógeno se combina con el gas yodo para dar lugar al yoduro de hidrógeno, 00:03:23
Pero al mismo tiempo está ocurriendo una reacción inversa. Es decir, hay moléculas de yoduro de hidrógeno de las que se están formando que también se pueden volver a disociar. Por tanto, sería la reacción inversa. 00:03:50
Si representamos en esta gráfica el tiempo desde que ponemos en contacto y comienza la reacción a tiempo cero y aquí graficamos la velocidad de la reacción, vemos que la velocidad de la reacción directa, de esta reacción directa representada en rojo, va disminuyendo. 00:04:04
De tal manera que al principio se empiezan a combinar, se empiezan a combinar, pero su velocidad se enlentece y de la reacción inversa igual. De las moléculas de yoduro de hidrógeno se pueden volver a disociar para dar lugar a hidrógeno y yodo. 00:04:30
hasta que llega un momento en el que la velocidad de las dos reacciones se iguala, la misma velocidad. 00:04:49
En este momento decimos que la ecuación de la reacción, esta reacción química, ha llegado al equilibrio. 00:04:57
De tal manera que cuando esta reacción ha alcanzado el equilibrio, ya no se desplaza ni a la derecha ni a la izquierda. 00:05:07
Es decir, no se lleva a cabo la reacción directa a diferente velocidad que la inversa. Por tanto, al ser la velocidad igual, al mismo tiempo que se está formando yoduro de hidrógeno, a la misma velocidad se está volviendo a disociar. 00:05:16
En hidrógeno, gaseoso y odóxido. ¿De acuerdo? Esto es muy importante. Se diría entonces que hemos alcanzado el equilibrio. Aquí os dejo un link, tenéis un link a un vídeo que lo explica de forma un pelín más detallada, por si os sirve, ¿vale? Y os ayuda a trabajarlo mejor. 00:05:35
Bien, de tal manera que nosotros podríamos decir que podemos escribir una reacción genérica en la cual tenemos dos reactivos, el reactivo A y el reactivo B, que van a dar lugar a un producto C y D. 00:05:54
Cada uno de ellos, en minúscula, tiene delante, como sabemos, su coeficiente estequiométrico. 00:06:13
De tal manera que podemos calcular y medir la velocidad de la reacción directa y la velocidad de la reacción indirecta. 00:06:20
En el momento en que ambas velocidades sean iguales, decimos que hemos alcanzado el equilibrio. 00:06:28
Por tanto, el estado de equilibrio se alcanza cuando Vd es igual a Vi. 00:06:35
Que es lo que hemos visto en la gráfica anterior. Bien, si en lugar de graficar la velocidad respecto del tiempo, graficamos las concentraciones de los cuatro componentes, los dos reactivos, los representamos arriba, y los dos productos, ¿sí? 00:06:43
Los dos compuestos químicos producto de la reacción los representamos en la parte inferior. 00:07:02
Vemos que en las gráficas podemos obtener diferentes tipos de gráficas. 00:07:08
En este caso, por ejemplo, en la gráfica 1 de arriba, vemos que cuando comienza la reacción nosotros hemos puesto en contacto los compuestos A y B cuyas concentraciones las conocemos y su concentración empieza a disminuir. 00:07:12
disminuir. Empieza a disminuir y empieza a aumentar proporcionalmente las concentraciones 00:07:28
de C y D. Esto es un error. Esto es D. ¿De acuerdo? De C y D. Hasta que llega un momento 00:07:35
en el que se alcance el equilibrio y en este punto, tiempo de equilibrio, las concentraciones 00:07:45
de los dos, tanto productos como reactivos, ya no varían. En este caso, la concentración 00:07:51
de los reactivos es superior a la de los productos. Diríamos que esta reacción química está 00:08:00
ligeramente desplazada hacia la izquierda, ¿de acuerdo? Eso hace que estos compuestos químicos 00:08:12
estén a mayor concentración que los productos. Puede ocurrir también al revés, que sería el 00:08:24
segundo caso. En este caso llega un momento que en el tiempo del equilibrio, cuando se alcanza 00:08:30
el equilibrio, la concentración de los productos es mucho mayor que la de los reactivos. Diríamos 00:08:36
que esta reacción está desplazada 00:08:42
hacia la derecha. 00:08:45
¿De acuerdo? Bien. 00:08:46
Por tanto, 00:08:50
el equilibrio químico se establece 00:08:50
cuando existen dos 00:08:52
reacciones opuestas 00:08:54
que ocurren de forma simultánea. 00:08:56
Esto es importante. 00:08:59
Un sistema que está 00:09:02
en equilibrio, decimos 00:09:03
que está en equilibrio cuando la composición 00:09:07
no varía en el tiempo. 00:09:09
Es decir, las concentraciones 00:09:11
de cada uno de los componentes 00:09:13
ya no varía. De aquí 00:09:15
a lo largo del tiempo 00:09:17
permanecen invariables, ya no varía. 00:09:18
Decimos que se ha alcanzado 00:09:22
el equilibrio. ¿De acuerdo? 00:09:23
No confundir 00:09:26
estas gráficas con las que hemos visto 00:09:27
anteriormente de la velocidad 00:09:29
con el tiempo. 00:09:31
Aquí sí la velocidad de ambas reacciones 00:09:33
es idéntica. 00:09:35
Otra cosa es la concentración de cada. 00:09:37
De tal manera 00:09:40
que si no cambian las condiciones, 00:09:41
temperatura, presión, concentración de alguno de estos factores, estas concentraciones van a permanecer inalteradas, ya diríamos para siempre. 00:09:42
Bien, ¿qué características tiene el equilibrio químico cuando una reacción ha alcanzado el equilibrio? 00:09:54
La primera característica del equilibrio es que es un equilibrio, por supuesto, reversible. 00:10:05
Y lo representamos en la ecuación de la reacción con una doble flecha, a la derecha y a la izquierda. 00:10:10
De tal manera que se puede alcanzar el mismo estado de equilibrio si cogemos y ponemos a reaccionar, en este caso, el óxido de azufre, el dióxido de azufre con el oxígeno. 00:10:19
Así cogemos directamente el trióxido de azufre y dejamos que se disocie. Antes y después se va a alcanzar el equilibrio. ¿Por qué? Porque el equilibrio es reversible. 00:10:33
En este caso, en el primero de los casos que tenéis aquí representado, es el caso de la reacción química directa. 00:10:52
He puesto dióxido de azufre en presencia de oxígeno a una concentración determinada y lo que veo es que empiezan a reaccionar, sus concentraciones disminuyen y empieza a aparecer y se empieza a formar y aumenta la concentración de trióxido de azufre. 00:11:08
¿Sí? Bien. Perfecto. De tal manera que llega un momento que se alcanza el tiempo en el que se alcanza el equilibrio y ya estas concentraciones permanecen inalterables. 00:11:24
Bien, en este segundo caso aquí lo que tenemos representada es la reacción química inversa, de tal manera que nosotros lo que hemos puesto es 0,4 molar de trióxido de azufre, de tal manera que no nos confundamos con los colores, ahora el trióxido de azufre se empieza a disociar, como vemos aquí, y empieza a aparecer dióxido de azufre y oxígeno. 00:11:38
Si os dais cuenta, cuando se alcanza el equilibrio puede tardar más o menos en alcanzarse el equilibrio. Pero una vez se ha alcanzado el equilibrio, las concentraciones del equilibrio son idénticas. Esto es debido a que las reacciones en equilibrio químico son reversibles. 00:12:07
La segunda característica es que el equilibrio es dinámico. 00:12:27
¿De acuerdo? El equilibrio es dinámico. 00:12:31
Es decir, ahora en este momento la reacción está en equilibrio. 00:12:33
Pero si yo altero un factor, de los que vamos a ver luego o después, se altera todo el equilibrio, ¿sí? 00:12:38
De tal manera que es un proceso dinámico y vuelve, tiene la tendencia de volver a su estado de equilibrio. 00:12:46
De tal manera que el estado de equilibrio, si yo no modifico las condiciones, es permanente. Pero si modifico alguno de los factores que lo afectan, es un equilibrio siempre dinámico, que va a tener tendencia a volver nuevamente al equilibrio. 00:12:56
¿De acuerdo? Bien, dicho esto, cualquier equilibrio químico nosotros debemos de ser capaces de hacer una serie de cálculos que definen ese equilibrio químico. 00:13:12
Aquí, por ejemplo, tenemos una reacción química de disociación en la cual el tetraóxido de nitrógeno se puede disociar, que es gaseoso, en dos moléculas de dióxido de nitrógeno. 00:13:27
Ya hemos dicho que las concentraciones de los compuestos que intervienen en esta reacción química en concreto, cuando se llega al equilibrio, son las mismas independientemente de la concentración inicial. 00:13:42
Independientemente de la concentración inicial, las concentraciones en el equilibrio son idénticas y ya no varían. Las concentraciones en el equilibrio ya no varían. 00:13:58
¿De acuerdo? A no ser que yo modifique algún parámetro. Muy bien. Fijaos, aquí en esta tabla que tenemos aquí debajo, dependiendo de las concentraciones iniciales de cada uno de ellos, aquí por ejemplo, hemos puesto 0,670 mol litro y al principio no tenemos nada de dióxido de nitrógeno. 00:14:10
Cuando los dejamos reaccionar llega un momento que se llega al equilibrio. 00:14:39
Esta sería la concentración en el equilibrio. 00:14:43
Esta sería la concentración inicial, ¿de acuerdo? 00:14:46
Y esta es la concentración en un punto que no está en el equilibrio, ¿de acuerdo? 00:14:49
Las concentraciones del equilibrio, que las tendríamos aquí, pues serían estas, ¿de acuerdo? 00:14:55
Más o menos, ¿se entiende? 00:15:03
Bien, nosotros podemos hallar la relación que hay entre las concentraciones de ambos componentes, en este caso el reactivo sería el tetraóxido de nitrógeno y el producto de esta reacción sería el dióxido de nitrógeno. 00:15:04
Nosotros podemos hacer el cálculo de lo que llamamos la constante de equilibrio. La constante de equilibrio no es ni más ni menos que el cociente entre la concentración de los productos, en este caso solo hay uno, cada uno de ellos elevado a su coeficiente estequiométrico, dos, entre la concentración de los reactivos. 00:15:23
Estas concentraciones son las concentraciones del equilibrio, ¿de acuerdo? 00:15:53
De tal manera que si nosotros tenemos estas concentraciones iniciales de este equilibrio, alcanzaremos estas concentraciones en el equilibrio. 00:15:58
Si tengo estas concentraciones, estas son concentraciones iniciales, que antes me he equivocado, ¿de acuerdo? 00:16:09
Todos son concentraciones iniciales. 00:16:13
Si yo pongo estas concentraciones iniciales, esto tiende a llegar al equilibrio y estas serían las concentraciones del equilibrio. 00:16:15
Y en el tercer caso igual. 00:16:22
Por tanto, yo puedo calcular lo que llamamos la constante del equilibrio químico dividiendo las concentraciones de los productos de esa reacción cuando están en el equilibrio entre las concentraciones de los reactivos cuando se ha alcanzado el equilibrio. 00:16:24
Cada una de estas concentraciones siempre elevadas a su coeficiente estequiométrico según la ecuación y la estequiometría de la reacción. 00:16:44
Bien, por tanto, lo que sería la ley de reacción de masas nos dice que para un equilibrio genérico, como el que hemos puesto antes, nosotros en el equilibrio podemos calcular su constante del equilibrio, 00:16:53
Que no es más ni menos que el cociente entre las concentraciones de cada uno de los productos elevados a subcoeficientes estequiométricos entre las concentraciones en el equilibrio, insisto, de los reactivos, cada uno de ellos elevado a subcoeficientes estequiométricos. 00:17:15
¿De acuerdo? Bien, sabemos que en el equilibrio la velocidad de la reacción directa y la velocidad de la reacción indirecta es idéntica. ¿De acuerdo? Bien, nosotros podemos calcular una constante, que sería esta constante Kd y Ki, que es la constante de la reacción directa y de la reacción indirecta. 00:17:36
Como en el equilibrio la velocidad de la reacción directa y de la reacción indirecta es idéntica, podemos establecer esta relación. 00:18:05
De tal manera que la constante del equilibrio no es más ni menos que dividir la constante de la reacción inversa entre la constante de la reacción directa. 00:18:21
Esta es la constante del equilibrio. 00:18:33
Constante de equilibrio. Importante, y aquí ya lo apunto. Hay una constante por cada temperatura. Por tanto, el equilibrio se ve alterado por la temperatura y la constante también. 00:19:03
Bien, en función del estado de agregación en la que se encuentran tanto reactivos como productos, hay dos tipos de equilibrios químicos. Llamamos equilibrios homogéneos, aquellas reacciones químicas, aquellos equilibrios en los que reactivos y productos están en la misma fase. 00:19:19
Por ejemplo, la que ya hemos visto. O por ejemplo, si hacemos reaccionar nitrógeno gaseoso con hidrógeno para dar lugar al amoníaco. En este caso se produce amoníaco gaseoso, que luego lo podríamos, de alguna manera, disolver y hacer una disolución acuosa. Pero eso es diferente. 00:19:39
O el ácido clorhídrico, que suele estar en disolución acuosa, cuando le añado más agua se disocia, ¿de acuerdo? Se disocia en cloruro y protones, ¿de acuerdo? Que esto lo veremos en el tema del pH y las reacciones ácido-gaseo. 00:20:00
Hablamos de equilibrios heterogéneos cuando reactivos y productos se encuentran en distintas fases. Un sólido, por ejemplo, el óxido de mercurio, para dar lugar al mercurio metálico y oxígeno, este es sólido y estos de aquí son gaseosos. Hablaríamos en este caso de un equilibrio heterogéneo. 00:20:17
¿De acuerdo? Bien, volviendo a la constante del equilibrio, por recalcar, porque es muy importante, para una reacción genérica que podríamos escribir así, como hemos ido haciendo en las diapos anteriores, las especies que intervienen en esta constante de equilibrio son aquellas que pueden variar su concentración. 00:20:39
¿De acuerdo? Por tanto, gases o sustancias en disolución, tanto si se trata de equilibrios homogéneos como heterogéneos. Las demás están incluidas en la constante. Y esta es la expresión de la constante. 00:21:03
importante, es una constante 00:21:20
una constante matemática 00:21:23
es adimensional 00:21:25
o sea, no tiene 00:21:26
ninguna unidad, es un 00:21:29
valor, no tiene unidades 00:21:30
de hecho si es concentración 00:21:32
molar 00:21:35
y abajo concentración molar 00:21:35
molar y molar 00:21:39
se eliminan, de tal manera que la constante 00:21:40
no tiene ninguna unidad 00:21:43
y la constante como hemos 00:21:45
visto, su valor depende 00:21:47
Única y exclusivamente de la temperatura. Por tanto, para una reacción química determinada podemos calcular su Kc, su constante, podríamos decir la Kc1 para la temperatura 1, la Kc2 para una temperatura 2. 00:21:49
Y así tenemos infinitas constantes de equilibrio porque hay infinitos grados de temperatura. 00:22:11
La constante del equilibrio corresponde al equilibrio expresado de una forma determinada. 00:22:22
¿Sí? Es decir, hay una constante de equilibrio para cada reacción química y para cada ecuación química, según su ajuste estequiométrico. Esto es lógico, ¿por qué? Porque tengo que elevar cada concentración de cada compuesto químico que participa en la reacción con su coeficiente estequiométrico. 00:22:29
Lo vemos aquí. Lo vamos a profundizar ahora. Por tanto, el valor de la constante del equilibrio solo es válido para una ecuación química con sus coeficientes estequiométricos. 00:22:55
Por ejemplo, según esta ecuación química, una molécula de nitrógeno va a reaccionar con tres moléculas de hidrógeno para dar lugar a dos moles o dos moléculas de amoníaco. 00:23:10
De acuerdo, conocido el valor de Kc para este equilibrio, calcula a la misma temperatura la constante para cada uno de estos equilibrios. 00:23:25
¿Es la misma reacción química? Sí, pero como la ecuación es diferente, es lo mismo, solamente que aquí, por ejemplo, he multiplicado por 2. En la primera, hemos multiplicado por 2. 00:23:45
Como el ajuste es diferente, y es muy diferente a esta, ¿de acuerdo? También, que es la inversa, y es muy diferente a esta, para cada una de ellas yo puedo calcular con una constante diferente. 00:23:58
De tal manera que en este caso, esta sería la manera de calcular la constante para esta expresión, esta ecuación, esta sería para la siguiente y esta para la siguiente. 00:24:19
Por tanto, el valor de la constante del equilibrio de la reacción química depende de la ecuación química y del ajuste que hayamos realizado. 00:24:35
Bien, ¿qué información nos proporciona la constante? 00:24:44
Calculamos la constante y eso nos indica varias cosas. Por un lado, lo que llamamos la extensión de la reacción. Es decir, más o menos se podría decir que cuando la constante tiende a cero, es prácticamente 0,02, muy cercana a cero, 00:24:51
se dice que el equilibrio está prácticamente donde solo existen los reactivos, ¿de acuerdo? 00:25:14
Si aquí hemos representado en este esquema los reactivos como celdillas azules y los productos como celdillas amarillas, 00:25:24
si la Kc es muy baja, aquí la K, la constante es 10 a la menos 3, por tanto 0,001, 00:25:32
Eso significa que la reacción, por ejemplo, de A más B para dar lugar a C más D, significa que esta reacción prácticamente está hacia acá. 00:25:38
Y todo, todo, todo son reactivos. 00:25:51
Al revés, cuando tiende al infinito, por ejemplo, valor altísimo de una constante, significa que el equilibrio está desplazado hacia la derecha. 00:25:55
Una constante de mil. 00:26:05
Significa que en realidad todo lo que encontraríamos serían productos y eso indica que la reacción está desplazada hacia la derecha. 00:26:07
Si es un valor cercano a 1, significa que es un rendimiento 50%-50% y entonces está realmente en un equilibrio, en un equilibrio 50-50. 00:26:13
¿De acuerdo? Por tanto, la extensión de la reacción es la primera información que nos proporciona la constante. 00:26:29
Una constante muy pequeña significa que la reacción está desplazada hacia la izquierda y sólo encontraremos reactivos. Si el valor es muy alto, al revés, encontraremos principalmente productos. Y si es un valor cercano a 1, significa que es una reacción o es un equilibrio en el que la concentración de productos y reactivos es muy parecida. 00:26:35
Bien, la segunda información es la predicción del sentido del avance de la reacción 00:26:57
Es decir, para esta reacción química nosotros además de la constante 00:27:06
Ojo, la constante que la calculamos cuando ya está en el equilibrio 00:27:11
Podemos calcular el cociente de la reacción 00:27:16
Si os fijáis, para calcular el cociente utilizamos la misma fórmula 00:27:18
La misma fórmula. Pero, a diferencia de la Kc, de la constante, aquí las concentraciones que vamos a usar son las concentraciones en un punto de la reacción cuando todavía no está en equilibrio. ¿Se entiende? 00:27:25
Bien. Comparando el valor de Q y el valor de la constante en condiciones de presión y temperatura determinadas, podemos decir cómo va a evolucionar esa reacción química, si va a ir hacia la derecha o si va a ir hacia la izquierda. 00:27:42
Vamos a hacer algún ejercicio gráfico que se entienda un poquito mejor en los siguientes días. 00:28:05
Bien. Y por último, podemos calcular las concentraciones de cada uno de estos componentes, cuáles serán esas concentraciones cuando se alcance el equilibrio. Esto lo podemos hacer por el método ICE, veremos algún ejemplo un poquito más adelante. 00:28:09
¿De acuerdo? Bien. Para predecir cómo va a evolucionar un equilibrio químico, hemos de calcular el coeficiente y hemos de calcular la constante. De tal manera que, si el cociente es menor que la constante, la reacción química evoluciona hacia la derecha. 00:28:27
Es decir, los reactivos van a dar lugar a los productos hasta que lleguen al equilibrio. 00:28:51
Al revés, si el valor del coeficiente es mayor que la constante, significa que, digamos, de alguna manera vence la reacción inversa. 00:29:00
Y por tanto, la evolución es que los productos se transformen en los reactivos hasta que se alcance el equilibrio. 00:29:12
cuando Q y C son iguales 00:29:18
tienen el mismo valor 00:29:22
se dice que el sistema está en equilibrio 00:29:23
se ha alcanzado el equilibrio 00:29:27
¿de acuerdo? 00:29:28
bien 00:29:31
por ejemplo 00:29:31
nos dice un problema 00:29:35
que a cierta temperatura 00:29:36
el valor de K sub C 00:29:37
es 1,2 por 10 a la menos 3 00:29:39
ya con este valor de 10 a la menos 3 00:29:43
sabemos que es un valor muy bajo 00:29:46
muy bajo 00:29:48
¿De acuerdo? Pues cuando está en equilibrio, esta reacción concreta en el equilibrio, la gran mayoría de los componentes que encontraríamos en la reacción son los reactivos. 00:29:49
Nos dicen ahora que sabiendo esto y teniendo esta ecuación de esta reacción, si introducimos en el recipiente 0,01 mol de hidrógeno, por tanto aumentamos la concentración de hidrógeno. 00:30:03
Perdón, no, perdón, perdón. Para esta reacción química conocemos que en el equilibrio su constante es esta, que es muy baja. 00:30:23
Ahora, lo que hacemos es, metemos en un reactor, en una botellita de 2 litros, para hacer reaccionar 0,01 mol de hidrógeno, 0,02 moles de nitrógeno y 4 moles de amoníaco. 00:30:32
¿Sí? Bien, con estas concentraciones 00:30:47
que no sabemos si son las del equilibrio 00:30:51
no lo sabemos todavía 00:30:53
nos preguntan 00:30:54
¿Estará la mezcla en equilibrio? 00:30:56
¿Y si no lo está? 00:30:59
¿En qué sentido va? ¿Hacia la derecha 00:31:01
o hacia la izquierda? 00:31:03
Para poder resolverlo 00:31:04
lo primero que tenemos que hacer es calcular 00:31:06
el coeficiente 00:31:08
y el coeficiente 00:31:09
con las concentraciones que no están 00:31:11
en equilibrio, que serían estas 00:31:14
Por tanto, nos sale un coeficiente de 3,2 por 10 a la 9 00:31:16
No tiene unidades 00:31:23
Comparando este valor con el de la constante 00:31:24
Vemos que Q es muchísimo mayor que la constante 00:31:29
Por tanto, 1, el sistema no está en equilibrio 00:31:32
Y 2, para poder llegar al equilibrio 00:31:36
¿Cómo evoluciona este sistema? 00:31:40
Va a evolucionar de manera que debe disminuir la constante, ¿sí? El coeficiente, perdón. De tal manera que la reacción para que eso ocurra debe transcurrir de derecha a izquierda, ¿de acuerdo? De aquí hacia allá. Perdón, de derecha a izquierda. La disociación del amoníaco. ¿Se entiende? 00:31:42
Bien, pues comparando el coeficiente con la constante, somos capaces de predecir cómo va a evolucionar esa reacción hasta alcanzar el equilibrio, ¿de acuerdo? 00:32:08
Bien, os pongo aquí un ejemplo más, ¿de acuerdo?, que lo podéis revisar si queréis, está muy explicado paso a paso, ¿de acuerdo? 00:32:19
Y aquí, en realidad, nos dicen que estamos estudiando esta reacción química y sabemos que en el equilibrio su constante es 14,2. 00:32:28
Sabiendo que las concentraciones iniciales que hemos puesto son estas, podemos calcular su coeficiente. 00:32:41
Y su coeficiente es prácticamente infinito, porque es 0,1 entre 0. 00:32:50
Cualquier número, como sabéis, matemáticamente dividido entre cero es infinito. Por tanto, el coeficiente es muchísimo mayor que la constante. ¿De acuerdo? Sabemos que este sistema, esta reacción transcurrirá hacia la izquierda. ¿De acuerdo? Los reactivos. Para encontrar el equilibrio. ¿Sí? 00:32:55
De tal manera que si nosotros ahora escribimos la ecuación y lo pasamos a moles, a concentración, diríamos que por cada mol de dióxido, de monóxido de carbono, que le llamamos X, no sabemos cuánto es, si es un mol o cuánto es, en el equilibrio, insisto, en el equilibrio. 00:33:19
aquí nos han dado las concentraciones iniciales 00:33:41
al principio 00:33:44
y hemos predicho cómo va a evolucionar hasta el equilibrio 00:33:45
cuando alcance el equilibrio 00:33:48
nos han dicho que el valor 00:33:50
de la constante es 14,2 00:33:52
y nos preguntan 00:33:54
¿cuáles son las concentraciones 00:33:56
que se alcanzan en el equilibrio? 00:33:58
bien 00:34:01
para ello 00:34:02
para saber 00:34:03
que están en el equilibrio 00:34:05
a uno de ellos 00:34:07
le asignamos 00:34:10
el valor de la incógnita X 00:34:12
de tal manera que 00:34:14
X moles de dióxido de carbono 00:34:16
van a reaccionar con 2X 00:34:19
porque sabemos que por cada mol 00:34:20
de monóxido de carbono 00:34:22
se necesitan 2 moles 00:34:24
de hidrógeno 00:34:26
¿de acuerdo? 00:34:28
bien 00:34:30
pero sabemos que 00:34:30
al final 00:34:33
de producto 00:34:36
la cantidad 00:34:38
o el número de moles, por ejemplo, que tendremos de metanol, esta es la molécula de metanol, serán 0,1 menos X. ¿Por qué 0,1? Porque partíamos de 0,1 molar, ¿sí? 00:34:39
Y como sabemos que va hacia la izquierda, de esos 0,1 habrá que restarle todo lo que se transforma y se disocia. 00:34:55
¿Cuánto? Pues como es una relación estectrométrica 1,1,2, si a este le hemos llamado x, aquí se tiene que disociar una cantidad x. 00:35:05
Por tanto, de 0,1 molar hay que restarle el valor de x, lo que se disocia. 00:35:18
¿Sí? Bien, utilizando ahora la fórmula de la constante, nosotros sabemos que la constante es 14,2 00:35:23
y esto es igual a la concentración de los productos elevado a su coeficiente, que es 1, 00:35:33
dividido entre el producto de las concentraciones de los reactivos, cada uno elevado a su coeficiente estequiométrico. 00:35:43
Y esto nos da una concentración de 0,0753 molar. ¿De acuerdo? Bien. Por tanto, las concentraciones cuando se haya alcanzado el equilibrio serán de metanol 0,1 menos 0,0753, esta concentración de monóxido de carbono y esta concentración de hidrógeno. 00:35:50
¿De acuerdo? Bien, este es un tipo de problema que tenemos que saber hacer y resolver para cualquier equilibrio químico. Aquí tenéis otro ejemplo, la misma reacción, pero en este caso he variado las concentraciones iniciales. 00:36:21
Por tanto, ahora, en lugar de poner estas concentraciones de aquí a reaccionar, es decir, que yo ponía metanol y no ponía nada de los reactivos, ahora lo hago al revés. Pongo los reactivos, 0,1 molar de los reactivos, y yo esperaría que esto se desplazase hacia la derecha, hacia allá, para que se forme metanol. 00:36:39
Metano. Calculo el coeficiente, el coeficiente es cero, prácticamente, por tanto, mucho menor que la constante, y esto transcurre hacia la derecha. Las concentraciones que se obtendrán en el equilibrio, aunque la constante siempre es la misma, ¿de acuerdo? Las concentraciones son diferentes. ¿Por qué? Porque parto de concentraciones iniciales diferentes. 00:37:04
¿De acuerdo? Echarle un vistazo, darle una vueltecita y si tenéis alguna duda, me decís, ¿vale? Y lo vemos en clase. 00:37:33
Bien, os he puesto algunos ejercicios de toda esta primera parte, cálculo de la constante, cálculo de coeficiente, hacia dónde irán, una reacción indeterminada, si hacia la derecha, hacia la izquierda, hasta alcanzar el equilibrio, etc. 00:37:43
Los ejercicios serían para hacerlos, intentad hacerlos y los corregimos en clase, ¿de acuerdo? Bien, pero hemos dicho que una vez que está una reacción química en equilibrio, este equilibrio se puede alterar, ¿de acuerdo? Se puede alterar porque es un equilibrio dinámico. 00:38:00
Hay cuatro factores que pueden modificar el estado de equilibrio. Ya los hemos visto algunos de ellos. El primero es la temperatura. La temperatura. A diferente temperatura, el equilibrio varía. Si yo varío la temperatura, el equilibrio se modifica porque es dinámico. 00:38:21
La presión. Esto es muy importante en los gases, cuando hay gases presentes. El volumen. Muy importante también, pero en este caso cuando tenemos sobre todo líquidos y gases. ¿De acuerdo? Y las concentraciones de cualquiera de los reactivos. Cualquiera, cualquier variación, cualquier variación de cualquiera de estos cuatro parámetros modifica el equilibrio porque es dinámico. ¿De acuerdo? Bien. 00:38:40
¿Cómo los modifica? Pues siguiendo la influencia de cualquiera de estos factores, su influencia, se puede predecir siguiendo el principio de Le Chatelier. 00:39:10
El principio de Le Chatelier dice que si en un sistema que está en equilibrio se modifica el valor de alguno de estos factores, cualquiera de ellos, la presión, la concentración, 00:39:25
El sistema, la reacción química, evoluciona de forma que se desplaza a derechas o izquierdas en el sentido de intentar contrarrestar esa variación para buscar nuevamente el equilibrio, ¿de acuerdo? 00:39:35
Por tanto, sí, es un equilibrio dinámico. Si varío cualquiera de estos parámetros, el equilibrio se modifica. ¿En qué dirección va? ¿Va hacia la derecha o a la izquierda? Depende. Irá en el sentido que le permita contrarrestar la modificación de ese factor y volver a alcanzar el equilibrio. ¿De acuerdo? 00:39:59
Bien, de tal manera que, uno, si aumenta la concentración de una sustancia, el sistema evoluciona en el sentido de intentar consumir esa sustancia, hacerla desaparecer. 00:40:21
Pero si disminuye la concentración de uno de los compuestos químicos, el sentido es el opuesto. 00:40:38
El sentido es intentar formar más cantidad de esa sustancia para que se alcance el equilibrio. 00:40:45
Si aumenta o disminuye la presión, lo mismo. 00:40:51
Esto es importante en los gases. 00:40:54
Si aumenta la presión, pues se desplaza el equilibrio en el sentido en el que haya menos partículas, menos moles gaseosos. 00:40:57
Y si disminuye, al revés. 00:41:05
¿De acuerdo? 00:41:07
Esto es sobre todo muy importante para los gases. 00:41:09
Pero, si aumenta o disminuye la temperatura, lo mismo. 00:41:14
Se va a desplazar en el sentido en que tiene lugar el proceso, si es endotérmico o exotérmico, si absorbe energía o expulsa energía. ¿De acuerdo? Bien. Un ejemplo. Nos dicen que las concentraciones de equilibrio a esta temperatura, que es altísima, para esta reacción, las concentraciones en el equilibrio, que es importante, son estas. 00:41:18
¿Sí? Respectivamente. ¿De acuerdo? Bien. En un litro, en ese momento, una vez alcanzado el equilibrio, añadimos 0,1 mol de cloro. Por tanto, aumentamos la concentración de cloro gaseoso. ¿De acuerdo? Bien. 00:41:48
Bien, nos dice cuál es la nueva concentración de este producto. Sabemos que si aumenta la concentración por el principio de la chatelier, se rompe el equilibrio y el equilibrio ahora va a intentar desplazarse a la derecha para intentar consumir todo este cloro que hemos añadido, de manera que se alcancen concentraciones en el equilibrio. 00:42:08
¿De acuerdo? Con estos datos que nos dan, nosotros podemos calcular la constante en el equilibrio. ¿Sí? Porque estas son las concentraciones en el equilibrio. Y la constante nos da un valor de 20. Bien. Cuando añadimos más cloro, el sistema responde desplazando la ecuación hacia la derecha. ¿Sí? 00:42:32
Por tanto, si nosotros ponemos aquí las concentraciones iniciales que teníamos, que eran 0,2, las concentraciones iniciales porque el sistema me dicen que está en equilibrio. 00:42:54
Las concentraciones iniciales son 0,2, 0,1 y 0,4. ¿Sí? Bien. Ahora yo he añadido 0,1 mol de cloro. Por tanto, ahora las concentraciones iniciales ya no son las del equilibrio. ¿De acuerdo? 00:43:08
¿De acuerdo? De tal manera que ahora este equilibrio se desplaza hacia la derecha. De tal manera que se va a formar una cantidad de pentacloruro de fósforo que será 0,4, lo que ya había, más lo que se forme de nuevo, que lo he llamado X. 00:43:32
Por tanto, para que aquí se forme 0,4 más X es porque han reaccionado una cantidad X estequiométrica que hay que restarla a las concentraciones iniciales de tricloruro de fósforo y cloro. 00:43:51
¿De acuerdo? Por tanto, en el equilibrio, nuevo equilibrio que se alcance, las concentraciones serán estas. De tal manera que ahora nosotros, en esta ecuación, podemos sustituir, en lugar de poner estos valores, cuando se alcance nuevamente el equilibrio, la constante seguirá siendo 20, 00:44:11
pero ahora las concentraciones son 0,4 más X molar, 0,2 menos X molar, 0,2 menos X molar. 00:44:34
Y esto nos da un valor de X de 0,05 moles. 00:44:46
Por tanto, la concentración de pentacloruro de fósforo en el nuevo equilibrio, 00:44:50
Las nuevas condiciones de equilibrio serían el número de moles entre el volumen, que ya me han dicho que es un litro. Y por tanto, la nueva concentración no sería 0,4 molar, sino que sería 0,45 molar. ¿De acuerdo? 00:44:59
De esta misma manera, podría calcular la concentración de cloro y la concentración de tricloruro de fósforo. 00:45:17
Este es otro ejercicio también resuelto que le podéis echar un vistazo. 00:45:27
En este caso, es una red de las reacciones que ya hemos visto antes y nos preguntan qué razonemos. 00:45:36
¿Cómo le afectaría a este equilibrio un cambio en estos tres parámetros? 00:45:43
Temperatura, presión y si retiramos uno de los componentes, la disminución de la concentración de uno de los componentes de la reacción. 00:45:49
Bueno, este es un ejercicio resuelto, le podéis echar un vistacito, ¿de acuerdo? 00:46:01
Y os va a ayudar a poder resolver una colección de ejercicios que os pongo aquí detrás. 00:46:05
¿De acuerdo? Una serie de ejercicios sobre el equilibrio químico, si se desplaza a la derecha o a la izquierda, 00:46:09
si, bueno, cómo se modifica, cómo se alcanza el equilibrio, ¿de acuerdo? 00:46:14
Bien, y con esto acabamos esta parte de explicación sobre el equilibrio químico de una reacción química. 00:46:24
Idioma/s:
es
Materias:
Biología, Ciencias, Química, Ciencias Naturales
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Autor/es:
Pedro Melgar Rojas
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Pedro M.
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Fecha:
15 de octubre de 2025 - 12:42
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Centro:
IES BENJAMIN RUA
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