14.1: Vista previa a Equilibrios Químicos

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En el Capítulo 14, discutimos los principios de la cinética química, que tratan sobre la velocidad de cambio, o la rapidez con la que ocurre una reacción química dada. Ahora dirigimos nuestra atención a la medida en que ocurre una reacción y cómo las condiciones de reacción afectan las concentraciones finales de reactivos y productos. Para la mayoría de las reacciones que hemos discutido hasta ahora, es posible que haya asumido que una vez que los reactivos se conviertan en productos, es probable que sigan siendo así. De hecho, sin embargo, prácticamente todas las reacciones químicas son reversibles hasta cierto punto. Es decir, se produce una reacción opuesta en la que los productos reaccionan, en mayor o menor grado, para volver a formar los reactivos. Eventualmente, las velocidades de reacción directa e inversa se vuelven las mismas, y el sistema alcanza el equilibrio químico, punto en el que la composición del sistema ya no cambia con el tiempo.

Una puesta de sol smoggy en Shenzhen, China. La reacción de\(O_2\) con\(N_2\) a alta temperatura en un motor de combustión interna produce pequeñas cantidades de\(NO\), que reacciona con la atmosférica\(O_2\) para formar\(NO_2\), un componente importante del smog. El color marrón rojizo de\(NO_2\) es responsable del color característico del smog, como se muestra en esta foto de color real.

Introducimos el concepto de equilibrio en el Capítulo 11, donde aprendiste que un líquido y un vapor están en equilibrio cuando el número de moléculas que se evaporan de la superficie del líquido por unidad de tiempo es el mismo que el número de moléculas que se condensan a partir de la fase de vapor. La presión de vapor es un ejemplo de equilibrio físico porque solo cambia la forma física de la sustancia. De igual manera, en el Capítulo 13, discutimos soluciones saturadas, otro ejemplo de equilibrio físico, en el que la velocidad de disolución de un soluto es la misma que la velocidad a la que cristaliza a partir de la solución.

En este capítulo, describimos los métodos que utilizan los químicos para describir cuantitativamente la composición de los sistemas químicos en equilibrio, y discutimos cómo factores como la temperatura y la presión influyen en la composición del equilibrio. A medida que estudies estos conceptos, también aprenderás cómo se forma el smog urbano y cómo se pueden alterar las condiciones de reacción para producir\(H_2\) más que los productos de combustión\(CO_2\) y a\(H_2O\) partir del metano en el gas natural. Descubrirás cómo controlar la composición de los gases emitidos en los gases de escape de los automóviles y cómo se producen polímeros sintéticos como el poliacrilonitrilo utilizado en suéteres y alfombras a escala industrial.