constantes de equilibrio Kc y Kp mapa conceptual

Comprender el tema

Las constantes de equilibrio Kc y Kp cuantifican el estado de equilibrio de una reacción reversible en sistema cerrado. Kc se expresa en concentraciones molares y Kp en presiones parciales de los gases. Ambas solo cambian con la temperatura, mientras que el catalizador o los cambios de concentración desplazan el equilibrio sin alterar su valor. Este mapa organiza sus expresiones, unidades, la relación Kp = Kc(RT)^Δn y ejemplos prácticos.

Diferencia entre Kc y Kp
Kc utiliza concentraciones molares (mol/L) y se aplica a cualquier equilibrio homogéneo en disolución o fase gaseosa. Kp utiliza presiones parciales y solo tiene sentido cuando intervienen gases. Ambas constantes describen el mismo equilibrio, pero con variables distintas, y se relacionan mediante la expresión Kp = Kc(RT)^Δn, donde Δn es la variación de moles gaseosos entre productos y reactivos. Cuando Δn vale cero, como en H2(g) + I2(g) ⇌ 2HI(g), ambas constantes coinciden numéricamente. Es importante escribir las expresiones solo con especies gaseosas o disueltas: los sólidos y líquidos puros no se incluyen porque su concentración es constante.

Cómo se escribe la expresión de la constante
Para una reacción genérica aA + bB ⇌ cC + dD, la constante es Kc = [C]^c[D]^d / [A]^a[B]^b, elevando cada concentración a su coeficiente estequiométrico. Si se invierte la ecuación, la nueva constante es la inversa (1/K); si se multiplica la ecuación por un número n, la constante se eleva a n; y si se suman dos equilibrios, las constantes se multiplican. Estos tres pasos permiten calcular K de reacciones globales a partir de datos tabulados. Un error frecuente es incluir sólidos como el carbonato cálcico en la calcinación a CaO y CO2: la constante solo depende de la presión del CO2.

El cociente de reacción Q
El cociente de reacción Q tiene la misma forma que K, pero se calcula con concentraciones o presiones en un momento cualquiera, no necesariamente en el equilibrio. Comparar Q con K permite predecir la evolución del sistema: si Q es menor que K, la reacción avanza hacia los productos; si Q es mayor que K, avanza hacia los reactivos; y si Q = K, el sistema ya está en equilibrio. Esta herramienta es esencial en problemas de desplazamiento del equilibrio y en cálculos con tablas de avance de reacción, donde se determina la composición final a partir de las condiciones iniciales y del valor de la constante.

Influencia de la temperatura y ejemplos
La temperatura es el único factor que modifica el valor de Kc y Kp. En reacciones exotérmicas, como la síntesis de amoníaco del proceso Haber-Bosch, aumentar la temperatura disminuye la constante y desplaza el equilibrio hacia los reactivos; en endotérmicas ocurre lo contrario. En cambio, añadir o retirar sustancias, cambiar el volumen o la presión total, o incorporar un catalizador desplazan el equilibrio o aceleran su llegada, pero no alteran el valor de la constante. Por eso la industria química busca compromisos entre temperatura, presión y catalizadores: en Haber-Bosch se usan presiones elevadas y catalizadores de hierro para favorecer el rendimiento y la velocidad.