9: Equilibrios Químicos
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Como se discutió en el Capítulo 6, la tendencia natural de los sistemas químicos es buscar un estado de función mínima de Gibbs. Una vez que se alcanza el mínimo, el movimiento en cualquier dirección química no será espontáneo. Es en este punto que el sistema alcanza un estado de equilibrio.
- 9.1: Preludio a los Equilibrios Químicos
- Lo pequeño es grande, lo grande es pequeño; todo está en equilibrio en necesidad... - Victor Hugo en “Los Miserables”
- 9.2: Potencial Químico
- El equilibrio se puede entender como acumulado en la composición de una mezcla de reacción en la que el potencial químico agregado de los productos es igual al de los reactivos.
- 9.3: Actividades y Fugacidades
- A este punto, en su mayoría hemos ignorado las desviaciones del comportamiento ideal. Pero hay que señalar que las constantes de equilibrio termodinámico no se expresan en términos de concentraciones o presiones, sino en términos de actividades y fugacidades.
- 9.4: Dependencia de presión de Kp - Principio de Le Châtelier
- Dado que la constante de equilibrio es una función del cambio en la energía de Gibbs, la cual se define para una composición específica (todos los reactivos en sus estados estándar y a presión unitaria (o fugacidad), los cambios en la presión no tienen efecto sobre las constantes de equilibrio para una temperatura fija. Sin embargo, los cambios en la presión pueden tener profundos efectos en las composiciones de mezclas de equilibrio.
- 9.5: Grado de disociación
- Reacciones como la del ejemplo anterior implican la disociación de una molécula. Tales reacciones pueden describirse fácilmente en términos de la fracción de moléculas reaccionantes que realmente se disocian para lograr el equilibrio en una muestra. Esta fracción se llama el grado de disociación.
- 9.6: Dependencia de la temperatura de las constantes de equilibrio - la ecuación de van't Hoff
- El valor de Kp es independiente de la presión, aunque la composición de un sistema en equilibrio puede ser muy dependiente de la presión. La dependencia de la temperatura es otra cuestión. Debido a que el valor de depende de la temperatura, el valor de Kp también lo es. La forma de la dependencia de la temperatura se puede tomar de la definición de la función de Gibbs.
- 9.7: El método de bulbo Dumas para medir el equilibrio de descomposición
- Un ejemplo clásico de un experimento que se emplea en muchos cursos de laboratorio de química física utiliza un método de Bulbo de Dumas para medir la disociación de N2O4 (g) en función de la temperatura. En este experimento, se utiliza un bulbo de vidrio para crear un recipiente de volumen constante en el que una sustancia volátil puede evaporarse, o lograr el equilibrio con otros gases presentes.
- 9.8: Equilibrios ácido-base
- Muchos procesos implican transferencia de protones, o tipos de reacciones ácido-base. Como muchos sistemas biológicos dependen del pH cuidadosamente controlado, este tipo de procesos son extremadamente importantes.
- 9.9: Búferes
- Las soluciones tampón, que son de enorme importancia para controlar el pH en diversos procesos, se pueden entender en términos de equilibrio ácido/base. Se crea un tampón en una solución que contiene tanto un ácido débil como su base conjugada. Esto crea absorber el exceso de H+ o suministrar H+ para reemplazar lo que se pierde debido a la neutralización. El cálculo del pH de un tampón es sencillo utilizando un enfoque de tabla ICE.
- 9.10: Solubilidad de los Compuestos Iónicos
- La solubilidad de los compuestos iónicos en agua también se puede describir utilizando los conceptos de equilibrio. Ksp es el producto de solubilidad y es la constante de equilibrio que describe la solubilidad de un electrolito.
- 9.E: Equilibrios Químicos (Ejercicios)
- Ejercicios para el Capítulo 9 “Equilibrios Químicos” en el Mapa de texto de Química Física de Fleming.
- 9.S: Equilibrios Químicos (Resumen)
- Resumen para el Capítulo 9 “Equilibrios Químicos” en el Mapa de Texto de Química Física de Fleming.