Cinética química y equilibrio
La cinética y el equilibrio estudian con qué rapidez transcurre una reacción y hasta dónde llega. En el examen se pide interpretar factores cinéticos, escribir leyes de velocidad y constantes de equilibrio, aplicar Le Chatelier y distinguir velocidad de posición de equilibrio.
Velocidad y factores
La velocidad media se expresa como −Δ[reactivo]/Δt o Δ[producto]/Δt, con signo y coeficiente estequiométrico. Depende de concentración, temperatura, superficie de contacto, presión en gases, catalizadores y naturaleza de los reactivos. La ecuación de velocidad se determina experimentalmente; sus exponentes son órdenes de reacción, no coeficientes estequiométricos. Un catalizador acelera ambos sentidos por igual y no desplaza el equilibrio.
Equilibrio y Le Chatelier
Para aA + bB ⇌ cC + dD, Kc = [C]^c[D]^d/([A]^a[B]^b); los sólidos y líquidos puros no se incluyen. Kp = Kc(RT)^Δn(gas). El cociente Q se compara con K: si Q < K avanza hacia productos; si Q > K hacia reactivos; si Q = K hay equilibrio. K solo cambia con la temperatura. Añadir reactivo desplaza hacia productos; aumentar la presión favorece el lado con menos moles gaseosos; aumentar la temperatura favorece el sentido endotérmico.
Ejemplo resuelto
Para N2(g) + 3H2(g) ⇌ 2NH3(g), ΔH = −92 kJ, razona el efecto de aumentar temperatura, presión y añadir catalizador. Al calentar, como la directa es exotérmica, se favorece la inversa, endotérmica, y K disminuye. Al comprimir, hay cuatro moles gaseosos a la izquierda y dos a la derecha, por lo que se favorece el NH3. El catalizador no cambia K ni la composición de equilibrio: solo se alcanza antes. Añadir N2 desplazaría el sistema hacia productos.
Trampas
Incluir sólidos en la expresión de Kc. Usar coeficientes como órdenes de reacción sin datos experimentales. Decir que un catalizador desplaza el equilibrio. Confundir Q con K. Aplicar Le Chatelier a cambios de volumen sin contar moles gaseosos. Creer que K cambia al añadir reactivo.