- Calcular el cociente de reacción, Q, y utilizarlo para predecir si una reacción procederá en la dirección directa o inversa
Puntos clave
- Al igual que la constante de equilibrio, Keq, el cociente de reacción es una función de las actividades y/o concentraciones de los reactantes y productos.
- El cociente de reacción puede utilizarse para determinar en qué dirección procederá una reacción. Si Q = Keq, la reacción está en equilibrio. Si Q < Keq, la reacción se moverá hacia los productos para alcanzar el equilibrio. Si Q > Keq, la reacción se moverá hacia los reactantes para alcanzar el equilibrio.
- A medida que la reacción avanza, las concentraciones de las especies, y por tanto el cociente de reacción, cambian. Finalmente, las concentraciones se vuelven constantes; en este punto, la reacción está en equilibrio.
Términos
- cociente de reacciónMedida de las actividades o concentraciones de las especies químicas implicadas en una reacción química en un momento dado.
- Constante de equilibrioValor numérico derivado de la relación de las concentraciones de productos y reactantes en el equilibrio.
- EquilibrioEstado de una reacción en el que las velocidades de las reacciones directa e inversa son iguales.
El cociente de reacción, Q, es una medida de las cantidades relativas de reactantes y productos durante una reacción química en un momento dado. Comparando el valor de Q con la constante de equilibrio, Keq, para la reacción, podemos determinar si se favorecerá la reacción directa o la inversa. Tomemos la siguiente ecuación genérica:
aA + bB \N-rightleftharpoons cC + dD
El cociente de reacción, Q, toma la siguiente forma:
Q = \frac{^{c}^{d}}{{{a}^{b}}
Note que el cociente de reacción toma exactamente la misma forma que la constante de equilibrio, y es una función de las concentraciones y/o actividades de los reactivos y productos. La diferencia es que Q se aplica cuando la reacción está en condiciones de no equilibrio, y por tanto su valor puede variar. Al igual que en el caso de la constante de equilibrio, el cociente de reacción puede ser una función de las actividades o de las concentraciones.
El cociente de reacción puede utilizarse para determinar si una reacción, en condiciones especificadas, procederá espontáneamente en el sentido de avance o en el de retroceso. De esta definición del cociente de reacción se pueden derivar tres propiedades:
- Si Q = Keq, la reacción está en equilibrio.
- Si Q < Keq, la reacción se moverá hacia la derecha (en la dirección de avance) para alcanzar el equilibrio.
- Si Q > Keq, la reacción se moverá hacia la izquierda (en sentido inverso) para alcanzar el equilibrio.
A medida que la reacción avanza, suponiendo que no hay barrera energética, las concentraciones de las especies, y por tanto el cociente de reacción, cambian. Finalmente, las concentraciones se vuelven constantes; en este punto, la reacción está en equilibrio. La constante de equilibrio, Keq, puede expresarse de la siguiente manera:
{K}_{eq}={lim_{t\toinfty}{Q(t)}
Esta expresión muestra que Q acabará siendo igual a Keq, dada una cantidad infinita de tiempo. Sin embargo, la mayoría de las reacciones generalmente alcanzarán el equilibrio en un período de tiempo finito.