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Química (secundario y CBC)
Equilibrio químico: Kc, Q y principio de Le Chatelier
Equilibrio químico es de los temas donde más cuesta la idea, no la cuenta. Que una reacción siga ocurriendo en los dos sentidos pero las concentraciones no cambien no es intuitivo. Y si la idea no está clara, la tabla de equilibrio se arma de memoria y cualquier variante del ejercicio la desarma.
El tema
Para arrancar
En los contenidos mínimos de Química del CBC está junto con nociones de cinética, y suele entrar en el segundo parcial. En el secundario aparece poco, solo en algunas orientaciones. En clase arrancamos por el concepto con ejemplos, armamos la tabla inicial, cambio y equilibrio paso a paso y practicamos predicciones con Le Chatelier.
Conceptos clave
Lo que tenés que entender
Equilibrio dinámico
Las reacciones directa e inversa siguen ocurriendo a la misma velocidad. Por eso las concentraciones quedan constantes aunque las moléculas sigan reaccionando.
Constante de equilibrio Kc
Es el cociente entre las concentraciones de productos y reactivos en el equilibrio, cada una elevada a su coeficiente. Solo depende de la temperatura.
Qué no entra en Kc
Los sólidos y líquidos puros no aparecen en la expresión, porque su concentración no cambia.
Cociente de reacción Q
Tiene la misma forma que Kc pero con concentraciones de cualquier momento. Comparando Q con Kc sabés hacia dónde va a evolucionar el sistema.
Tabla inicial, cambio, equilibrio
Ordena los datos en tres filas y usa una incógnita x con los coeficientes de la ecuación. Es la herramienta central para calcular concentraciones.
Principio de Le Chatelier
Si perturbás un sistema en equilibrio, se desplaza para contrarrestar el cambio. Sirve para predecir el efecto de agregar reactivo, cambiar la presión o la temperatura.
Nociones de cinética
La velocidad de reacción indica qué tan rápido cambian las concentraciones. En las curvas de concentración en función del tiempo, el equilibrio es la zona donde se vuelven horizontales.
Paso a paso
Un ejercicio como los de la prueba
Resuelto como lo hacemos en clase: primero la idea, después la cuenta.
Ejercicio resuelto
Para la reacción H₂(g) + I₂(g) ⇌ 2 HI(g), Kc = 49 a cierta temperatura. Se colocan 1 mol de H₂ y 1 mol de I₂ en un recipiente de 1 L. a) Calculá las concentraciones en el equilibrio. b) ¿Qué pasa con el equilibrio si se reduce el volumen a la mitad a temperatura constante?
- Concentraciones iniciales: [H₂] = [I₂] = 1 M y [HI] = 0.
- Cambio: reaccionan x mol/L de H₂ y de I₂ y se forman 2x de HI. En el equilibrio: [H₂] = [I₂] = 1 - x y [HI] = 2x.
- Kc = [HI]² / ([H₂] × [I₂]) = (2x)² / (1 - x)² = 49.
- Sacando raíz cuadrada: 2x / (1 - x) = 7, entonces 2x = 7 - 7x y x = 7/9 ≈ 0,778.
- [HI] = 2 × 0,778 = 1,556 M y [H₂] = [I₂] = 1 - 0,778 = 0,222 M. Verificación: 1,556² / 0,222² ≈ 49.
- b) Hay 2 moles de gas de cada lado de la ecuación, así que un cambio de presión por cambio de volumen no desplaza el equilibrio.
Resultado En el equilibrio, [HI] ≈ 1,56 M y [H₂] = [I₂] ≈ 0,22 M. Reducir el volumen no desplaza el equilibrio porque la cantidad de moles gaseosos es igual en reactivos y productos.
Ojo con esto
Los errores típicos
- Usar moles en lugar de concentraciones cuando el volumen no es 1 L.
- Olvidar elevar cada concentración a su coeficiente estequiométrico en Kc.
- Incluir sólidos o agua líquida en la expresión de la constante.
- Creer que agregar un catalizador o un reactivo cambia el valor de Kc.
- Aplicar Le Chatelier a la presión sin contar los moles gaseosos de cada lado.
En clase
Cómo lo trabajamos con Gabriela
En clase empezamos por qué es un equilibrio dinámico, con ejemplos simples, para que la tabla tenga sentido y no sea un ritual. Después practicamos el armado de la tabla con distintas estequiometrías, comparaciones entre Q y Kc y preguntas de Le Chatelier como las que aparecen en el segundo parcial. Si tu cátedra suma cálculo con presiones o Kp, lo agregamos según el programa.
¿Qué diferencia hay entre Q y Kc?
Kc es el valor que toma el cociente cuando el sistema está en equilibrio. Q es el mismo cociente calculado en cualquier momento. Si Q es menor que Kc, el sistema avanza hacia productos. Si es mayor, retrocede hacia reactivos. Si son iguales, ya está en equilibrio.
¿La temperatura cambia la constante de equilibrio?
Sí, la temperatura es lo único que cambia el valor de Kc. Agregar reactivo, sacar producto o cambiar la presión desplazan el equilibrio pero no modifican la constante. Si la reacción es exotérmica, al subir la temperatura Kc disminuye, y si es endotérmica, aumenta.
¿Equilibrio químico entra en el primer parcial del CBC?
En el cronograma del programa que publica Farmacia y Bioquímica, equilibrio y cinética están después del primer parcial, junto con redox y ácido-base. Pero cada cátedra arma su propio cronograma, así que fijate el de tu comisión.
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