Significado y funcionamiento
Cuando las velocidades de las reacciones directa y inversa son iguales dentro de un sistema cerrado, las concentraciones macroscópicas de cada sustancia se mantienen en un nivel constante. Esto se denomina equilibrio dinámico.
Al añadir productos o modificar los reactivos, se altera el equilibrio entre las dos velocidades de reacción. A medida que nos acercamos a un nuevo equilibrio adecuado para las condiciones, las concentraciones cambian de nuevo.
Relaciones y condiciones de validez
En el modelo de reacción de primer orden A⇌B para este experimento, en equilibrio, kf[A] = kr[B], y [B]/[A] = kf/kr. Para una reacción general, la ecuación de equilibrio se establece considerando los coeficientes y las actividades.
La constante de equilibrio varía en función de la temperatura de una reacción dada. Modificar la concentración inicial altera la composición del equilibrio; sin embargo, cambiar arbitrariamente la K a la misma temperatura no es posible.
Qué observar en la simulación
Cuando se agrega A, la reacción directa se vuelve más rápida por un momento, lo que aumenta B. En el nuevo equilibrio, las dos velocidades son las mismas y la relación de concentración vuelve a K.
Reacción hipotética de primer orden A⇄B, volumen y temperatura constantes. Agregar A es un aumento instantáneo de la concentración sin un cambio de volumen. El intervalo de tiempo RK4 es de 1/120 s. 30 s es un estado cercano al equilibrio y queda un tiempo residual finito. K es la relación de concentración [B]/[A] en este modelo, y se omiten la actividad y las reacciones múltiples.
Relaciones y símbolos clave
d[A]/dt = −kf[A]+kr[B] · K = kf/kr
| Símbolo | Significado | Unidad |
|---|---|---|
| kf, kr | Constantes de velocidad directa e inversa | s⁻¹ (modelo de simulación) |
| K | Constante de equilibrio | En condiciones estándar |
Ejemplo resuelto
¿Cuál es el significado correcto de equilibrio dinámico?
Cuando kf[A]=kr[B], la concentración se vuelve constante. [B]/[A]=kf/kr=K y la concentración en sí no tiene por qué ser la misma.
Errores frecuentes
- En un estado de equilibrio, las concentraciones de los reactivos y los productos no tienen que ser necesariamente iguales, pero las velocidades de reacción en ambas direcciones deben ser iguales.