A Constante de Equilíbrio

A lei da ação de massas introduz o equilíbrio constante para relacionar as concentrações de equilíbrio dos reagentes e produtos. Para uma equação química equilibrada onde A e B são reagentes, C e D são produtos, e as minúsculas a, b, c, e d, são os seus respetivos coeficientes estequiométricos, a expressão de equilíbrio constante é dada pelas concentrações molares dos produtos divididas pelas concentrações molares dos reagentes, todos elevados aos seus coeficientes estequiométricos. O equilíbrio constante é frequentemente expresso com o símbolo K ou Kc, onde o subscrito c indica o equilíbrio constante relativo à concentração molar.

Sendo uma proporção de concentrações molares, o equilíbrio constante não tem unidade. Um grande equilíbrio constante muito superior a 1 significa que o numerador, ou seja a concentração dos produtos, é maior do que o denominador, a concentração dos reagentes. Isto indica que o equilíbrio está voltado para os produtos e favorece a reação frontal.

Inversamente, um pequeno equilíbrio constante muito menos de 1 significa que o denominador é maior do que o numerador. Isto significa que o equilíbrio fica direcionado para os reagentes e favorece a reação inversa. Para uma constante de equilíbrio de magnitude igual ou próxima a 1, as concentrações relativas dos reagentes e dos produtos são quase as mesmas.

Isto indica que nenhuma das duas reações, avançadas ou reversas, é favorecida. Modificações na equação química também alteram a constante de equilíbrio. Se uma reação química com uma constante de equilíbrio x é invertida, a expressão de equilíbrio constante para a reação inversa é o recíproco da reação de antecipação.

Assim, o novo equilíbrio constante seria 1 sobre x. Se os coeficientes são multiplicados por outro fator, n, a constante de equilíbrio é elevada ao mesmo fator. O novo equilíbrio constante seria agora x elevado à potência n.

Quando são somadas duas ou mais reações individuais, a constante de equilíbrio para a reação global é o produto das constantes de equilíbrio individual. Assim, o novo equilíbrio constante seria y vezes z. Para um equilíbrio heterogéneo, a expressão de equilíbrio constante exclui as entidades puramente sólidas ou líquidas.

Por exemplo, a expressão de equilíbrio constante para a decomposição do nitrato de amónio sólido em óxido nitroso gasoso e vapor de água, exclui o nitrato de amónio-um puro sólido. Isto porque a concentração molar relativa de um sólido puro ou líquido mantém-se constante durante a reação.