6.11: Algunas reflexiones finales sobre los cálculos de equilibrio

En este capítulo desarrollamos varias herramientas para evaluar la composición de un sistema en equilibrio. Estas herramientas difieren en la precisión con la que nos permiten responder preguntas que involucran la química de equilibrio. También difieren en lo fáciles que son de usar. Una parte importante de tener varias herramientas para elegir es saber cuándo a cada una es más útil. Si necesita saber si una reacción es favorable o necesita estimar el pH de una solución, entonces un diagrama de escalera generalmente satisfará sus necesidades. Por otro lado, si requieres una estimación más precisa o más precisa de la solubilidad de un compuesto, entonces es necesario un cálculo riguroso que incluya coeficientes de actividad.

Una parte crítica para resolver un problema de equilibrio es saber qué reacciones de equilibrio incluir. La necesidad de incluir todas las reacciones relevantes es obvia, y a primera vista esto no parece ser un problema significativo; sin embargo, es una fuente potencial de errores significativos. Las tablas de constantes de equilibrio en este libro de texto, aunque extensas, son un pequeño subconjunto de todas las constantes de equilibrio conocidas, lo que facilita pasar por alto una reacción de equilibrio importante. Los programas computacionales comerciales y gratuitos con bases de datos extensas están disponibles para el modelado de equilibrio, dos ejemplos de los cuales son Visual Minteq (solo para Windows) y CurtiPot (para Excel); Visual Minteq puede modelar equilibrios ácido-base, solubilidad, complejación y redox; CurtiPot se limita a equilibrios ácido-base. Ambos programas dan cuenta del efecto de la actividad. El paquete R CHNOSZ se utiliza para modelar sistemas geoquímicos acuosos y las properidades de las proteínas.

Un conjunto integrado de herramientas para cálculos termodinámicos en geoquímica acuosa y geobioquímica. Se proporcionan funciones para escribir reacciones balanceadas para formar especies a partir de especies base seleccionadas por el usuario y para calcular las propiedades molales estándar de especies y reacciones, incluyendo la energía estándar de Gibbs y la constante de equilibrio. Los cálculos de la afinidad química de no equilibrio y la actividad química de equilibrio de las especies se pueden representar en diagramas en función de la temperatura, presión o actividad de las especies base; en dos dimensiones, esto da un diagrama de afinidad o predominio máximo. Los diagramas tienen fórmulas químicas formateadas y etiquetas de eje, y los límites de estabilidad del agua se pueden agregar a EH-pH, fugacidad de oxígeno- temperatura y otros diagramas con una variable redox. El paquete ha sido desarrollado para manejar cálculos comunes en geoquímica acuosa, como la solubilidad por complejación de iones metálicos, tampones minerales de redox o pH, y el cambio de las especies base a través de un diagrama (“diagramas de mosaico”). CHNOSZ también tiene capacidades únicas para comparar las propiedades composicionales y termodinámicas de diferentes proteínas.

Por último, una consideración de la química de equilibrio sólo puede ayudarnos a decidir si una reacción es favorable; sin embargo, no garantiza que la reacción ocurra. La rapidez con que una reacción se acerca a su posición de equilibrio no depende de la constante de equilibrio de la reacción porque la velocidad de una reacción química es un fenómeno cinético, no termodinámico. Consideraremos los efectos cinéticos y su aplicación en la química analítica en el Capítulo 13.