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14.5: Cociente de Reacción
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Chemistry

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Reaction Quotient
 
TRANSCRIPCIÓN

14.5: Cociente de Reacción

El estado de una reacción reversible se verifica convenientemente evaluando su cociente de reacción (Q). Para una reacción reversible descrita por mA + nB ⇌ xC + yD, el cociente de reacción se deriva directamente de la estequiometría de la ecuación balanceada como

Eq1

donde el subíndice c denota el uso de concentraciones molares en la expresión. Si los reactivos y los productos son gaseosos, un cociente de reacción puede obtenerse de forma similar utilizando presiones parciales:

Eq2

Tenga en cuenta que las ecuaciones de cociente de reacción anteriores son una simplificación de expresiones más rigurosas que utilizan valores relativos para concentraciones y presiones en lugar de valores absolutos. Estos valores relativos de concentración y presión no tienen dimensiones (no tienen unidades); por consiguiente, tampoco los cociente de reacción.

El valor numérico de Q varía a medida que una reacción avanza hacia el equilibrio; por lo tanto, puede servir como indicador útil del estado de la reacción. Para ilustrar este punto, considere la oxidación del dióxido de azufre:

Eq3

Aquí son posibles dos escenarios experimentales diferentes, uno en el que esta reacción se inicia solamente con una mezcla de reactivos, SO2 y O2, y otro que comienza solamente con un producto, SO3. Para la reacción que comienza solamente con una mezcla de reactivos, Q es inicialmente igual a cero:

Eq4

A medida que la reacción avanza hacia el equilibrio en la dirección de avance, las concentraciones de los reactivos disminuyen (al igual que el denominador del Qc), la concentración del producto aumenta (al igual que el numerador del Qc) y el cociente de reacción aumenta consecuentemente. Cuando se alcanza el equilibrio, las concentraciones de los reactivos y del producto permanecen constantes, al igual que el valor del Qc.

Si la reacción comienza sólo con el producto presente, el valor de Qc no está definido inicialmente (inmensurablemente grande o infinito):

Eq5

En este caso, la reacción avanza hacia el equilibrio en la dirección inversa. La concentración del producto y el numerador del Qc disminuyen con el tiempo, las concentraciones de reactivos y el denominador del Qc aumentan, y el cociente de reacción disminuye consecuentemente hasta que se vuelve constante en equilibrio. El valor constante de Q mostrado por un sistema en equilibrio se denomina constante de equilibrio, K:

Eq6

Evaluando un cociente de reacción

El dióxido de nitrógeno gaseoso forma tetróxido de dinitrógeno de acuerdo con la siguiente ecuación:

Eq7

Cuando se añaden 0,10 mol de NO2 a un matraz de 1,0 l a 25 °C, la concentración cambia de modo que, en equilibrio, [NO2] = 0,016 M y [N2O4] = 0,042 M. Antes de la formación de cualquier producto, [NO2] = 0,10 M y [N2O4] = 0 M.

Eq8

En equilibrio,

Eq9

Este texto ha sido adaptado de Openstax, Química 2e, Sección 13.2 Las Constantes de Equilibrio.


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