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El equilibrio químico
El equilibrio químico es un estado dinámico donde las velocidades de las reacciones directas e inversas son iguales, manteniendo concentraciones constantes. Esta lección explica Kp para gases y equilibrios heterogéneos, esenciales para procesos industriales ecuatorianos como fertilizantes y cemento.
En equilibrio dinámico , reacciones reversibles como N₂(g) + 3H₂(g) ⇌ 2NH₃(g) alcanzan estado donde velocidad directa = velocidad inversa. Q (cociente reacción) compara condiciones actuales con equilibrio: Q < K → avanza productos, Q > K → reactivos, Q = K → equilibrio.
Constante Kc usa concentraciones molares: Kc = [productos]ᵐ/[reactivos]ⁿ (exponentes estequiométricos). Para Haber-Bosch: Kc = [NH₃]²/[N₂][H₂]³ .
Kp para gases usa presiones parciales en atm: Kp = (Pproductos)ᵐ/(Preactivos)ⁿ . Relación: Kp = Kc(RT)Δn donde Δn = moles gas productos - reactivos. Ejemplo: N₂ + 3H₂ ⇌ 2NH₃ (Δn = 2-4 = -2), Kp < Kc a alta T.
Principio Le Chatelier predice desplazamientos:
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↑ Concentración reactiva → productos
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↑ Presión → lado menos moles gas (Δn negativo)
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↑ Temperatura → reacción endotérmica
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Catalizador → acelerar ambos sentidos, sin cambiar K
Aplicaciones ecuatorianas :
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Fertilizantes Guayaquil : Haber-Bosch usa 200 atm, 450°C, hierro catalizador (rendimientos 15%, reciclaje)
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Holcim cemento : CaCO₃ calcinación a 900°C produce cal viva construcción
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Gas de Petroecuador : CH₄(g) + H₂O(g) ⇌ CO(g) + 3H₂(g) (vapor reformado)