3.4. Equilibrio Molecular

El equilibrio molecular es aquel en el que todas las sustancias participantes son moleculares. Éste puede ser de dos tipos, homogéneo y heterogéneo.

 

Equilibrio Homogéneo

El término se aplica a las reacciones en las que todas las especies participantes (reactivos y productos) se encuentran en la misma fase, como:

Por ejemplo:

         

 

Equilibrio Heterogéneo

Una reacción reversible en la que intervienen reactivos y productos en distintas fases conduce a un equilibrio heterogéneo, por ejemplo:

 

Donde los dos sólidos y el gas constituyen fases distintas a una misma temperatura.

Debemos recordar:

Estado de la materia Actividad, a
gases presión parcial, p
sólidos puros 1
líquidos puros 1
disoluciones molaridad, M, (mol/L)

 

Como sabemos, K se define en términos de actividades, a, que son magnitudes adimensionales, en consecuencia, para la reacción dada, su constante de equilibrio será:

El valor de K no depende de las cantidades de CaCO3(s) y CaO(s) presentes, siempre y cuando algo de cada uno de ellos se encuentren presentes en el equilibrio:

 

Importante

A pesar que los sólidos y líquidos puros no aparecen en la expresión de la constante de equilibrio, K, éstos deben estar presentes para que se establezca el equilibrio.

 

Problema

A determinada temperatura, se colocan 5 kg de CaCO3(s) en un recipiente  herméticamente cerrado y se deja alcanzar el equilibrio. Se sabe que a dicha temperatura, el valor de Kp es 4,21. Determina la masa de CaCO3(s) que permanece sin reaccionar una vez alcanzado el equilibrio.

Solución

 

⇒   n = 4,033 mol de CO2 formadas

El CO2(g) se formó por las moles de CaCO3(s) que se descompusieron, que será estequiométricamente igual a las moles de CO2(g) formadas, por lo que primero calculamos las moles iniciales de CaCO3(s):

luego calculamos las moles de CaCO3(s) que permanecen en el equilibrio:

⇒   nsin reaccionar = 50 – 4,033 = 45,97 mol de CaCO3

y finalmente la masa de CaCO3(s) que permanece en el equilibrio:

Ejercicio

Continuando con el estudio del equilibrio anterior,

  • determina la masa de CaO(s) presente en el equilibrio.
  • justifica qué ocurriría con las cantidades de cada sustancia si el sistema pierde su hermeticidad y se produce una fuga de parte del CO2(g) formado.