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Definición de reacción química

Las reacciones químicas son cambios en los cuales las sustancias se transforman en otras distintas. Las reacciones químicas necesitan energía (calor) para poder llevarse a cabo, esta energía se conoce como entalpía y cuando esta cambia se le conoce como calor de reacción.

Reacciones reversible e irreversible

Una reacción reversible es aquella que ocurre en un recipiente cerrado bajo ciertas condiciones de presión y temperatura, de manera tal que tanto la reacción directa como la reacción inversa se producen en magnitudes apreciables. En este caso ni la reacción directa ni la inversa ocurren completamente.

Una reacción irreversible es aquella que se produce en condiciones tales que no puede ocurrir la reacción inversa o en caso de que pueda producirse la reacción inversa, su magnitud es despreciable. En ambas circunstancias se puede considerar que la reacción di recta ocurre completamente.

En los procesos reversibles el signo del cambio de entalpía se refiere a la reacción directa. Sí el proceso directo es endotérmico, el inverso es exotérmico. Por lo cual, sí el proceso directo es exotérmico, el inverso es endotérmico. En las reacciones reversibles a medida que ocurre la reacción directa se van acumulando en el recipiente los productos de la reacción, cuando hay suficiente cantidad de ellos, tienden a reaccionar entre sí para regenerar parte de las sustancias iniciales y así ocurre también la reacción inversa y la composición del sistema va cambiando con el tiempo. Toda reacción reversible después de transcurrido un intervalo de tiempo suficiente alcanza un estado de equilibrio químico a partir del cual la composición del sistema permanece invariable indefinidamente, siempre y cuando no se alteren externamente las propiedades microscópicas que lo caracterizan (temperatura, presión, etc.). 

 Definición de ecuación química

Una ecuación química es una descripción simbólica de una reacción química. Muestra las sustancias que reaccionan y las sustancias que se originan. La ecuación química ayuda a visualizar más fácilmente los reactivos y los productos.

En una ecuación química que representa a un equilibrio, no siempre es posible reconocer a simple vista cual es la reacción favorecida por cada una de estas tendencias. A una misma temperatura, se alcanzará un estado de equilibrio para cada condición inicial diferente. En cada caso, las cantidades de sustancias en el equilibrio no son necesariamente iguales. Para distintos estados de equilibrio de un mismo sistema a temperatura constante, existe una relación sencilla entre las cantidades de “productos” y “reaccionantes” en el equilibrio que es verdaderamente invariable: la constante de equilibrio. Sí se conoce la ecuación química balanceada que representa al sistema en equilibrio, se puede escribir la expresión de la constante de equilibrio.

Aunque la constante de equilibrio no tiene unidades, Kc relaciona concentraciones molares y Kp relaciona presiones en atmósferas. Los sólidos y los líquidos puros no intervienen en la expresión de la constante de equilibrio porque sus concentraciones son constantes, pero ellos deben estar presentes en el recipiente para que pueda existir el equilibrio. Es decir, la cantidad de sólidos o líquidos puros en el equilibrio no es importante mientras haya algo presente. Las condiciones iniciales determinan el sentido en el que se alcanza el equilibrio, pero la magnitud de la constante de equilibrio permite analizar la extensión en que ocurre el proceso. Independientemente del sentido en que se alcanza el equilibrio, una constante grande significa que las cantidades de “productos” en el equilibrio son mayores que las cantidades de “reaccionantes” en el equilibrio.

El grado de disociación (alfa) representa la fracción de sustancia que se disocia, es decir, la cantidad disociada (a es el coeficiente estequiométricos de la especie que se disocia) respecto a la cantidad inicial (n), expresando ambas cantidades en las mismas unidades.

En el caso de sólidos y líquidos puros el grado de disociación se determina relacionando moles o gramos disociados con moles o gramos iniciales. En el caso de gases el grado de disociación se determina relacionando gramos, moles, concentraciones o presiones disociados con gramos, moles, concentraciones o presiones iniciales.

Definición de Equilibrio Químico:

Equilibrio químico es la denominación que se hace a cualquier reacción reversible cuando se observa que las cantidades relativas de dos o más sustancias permanecen constantes. El equilibrio químico se da cuando la concentración de las especies participantes no cambia, de igual manera, en estado de equilibrio no se observan cambios físicos a medida que transcurre el tiempo; siempre es necesario que exista una reacción química para que exista un equilibrio químico ya que sin reacción no sería posible.

Una vez que se ha alcanzado el equilibrio, en el recipiente se encuentran presentes todas las especies involucradas en la reacción. Sí inicialmente está ausente una de las especies químicas involucradas en el equilibrio, éste se alcanzará en el sentido en que se favorezca la formación de esa especie. A nivel molecular se demuestra que después de haber alcanzado el equilibrio la composición no cambia porque las dos reacciones opuestas continúan ocurriendo simultáneamente y a la misma velocidad, es decir el equilibrio es dinámico. Una mezcla de sustancias cuya composición no cambian con el tiempo no necesariamente se encuentra en un estado de equilibrio químico. Es necesario que estén ocurriendo dos reacciones opuestas.

Bajo condiciones apropiadas, los sistemas alcanzan el equilibrio en forma espontánea. Esto significa que no hay acción de fuerzas externas como cambios de temperatura o presión. Un sistema tiende hacia el equilibrio debido a la desigualdad de las velocidades de las reacciones directa e inversa, en el equilibrio ambas velocidades se igualan y el sistema permanece en ese estado a menos que se perturben sus condiciones externas. Dependiendo de las condiciones iniciales, un sistema puede alcanzar un estado de equilibrio ya sea favoreciendo la reacción directa o favoreciendo la reacción in versa. Es decir, el estado de equilibrio es independiente de la dirección desde la que se alcance.

El estado de equilibrio representa a nivel molecular un compromiso entre dos tendencias opuestas: la tendencia hacia la mínima energía y la tendencia hacia la máxima entropía (el grado de desorden que tiene un sistema).Cada una de ellas favorece la reacción en una dirección y obstaculiza la reacción en sentido opuesto.