sábado, 22 de octubre de 2011

REACCIONES QUIMICAS {REVERSIBLES}

Una reacción reversible es una reacción química que se efectúa en ambos sentidos simultáneamente, es decir, los productos reaccionan entre sí y regeneran a los reactivos. Consideremos por ejemplo la reacción de los reactivos A y B que se unen para dar los productos C y D, ésta puede simbolizarse con la siguiente ecuación química
a\mbox{A} + b\mbox{B} \rightleftharpoons c\mbox{C} + d\mbox{D} \,\!
Los coeficientes estequiométricos, es decir, el número relativo de moles de cada sustancia que interviene en la reacción se indican como a, b para los reactivos y c, d para los productos, mientras que la doble flecha \rightleftharpoons\,\! indica que la reacción puede ocurrir en uno u otro sentido, directo e inverso.
Puesto que la reacción puede proceder en ambas direcciones y el sentido neto de la reacción está definido por la presión, la temperatura y la concentración relativa de reactivos y productos en el medio en que se desarrolla, la definición de reactivos y productos en este tipo de reacciones es convencional y está dada por el tipo de proceso estudiado.
Los reactivos suelen estar en su máxima concentración al principio de la reacción, pero a medida que la reacción evoluciona y la concentración de los productos aumenta, también se incrementa la velocidad de la reacción inversa. Cuando este tipo de reacciones se llevan a cabo para obtener determinado producto suele ser necesario ir separando dicho producto del medio que reacciona a medida que se van introduciendo los reactivos.
Si no existe intervención externa (adición de reactivos, separación de productos o cambio de las condiciones de operación definidas básicamente por la presión y la temperatura) estas reacciones evolucionan espontáneamente hacia un estado de equilibrio en el que la velocidad de formación de productos iguala a la velocidad en que estos se transforman en reactivos. Entonces, en el punto de equilibrio la velocidad neta de reacción, igual a la velocidad de la reacción directa menos la de la reacción inversa, es cero.
En el equilibrio se cumple que:
V_{rd} = V_{ri} \,\!
donde Vrd es la velocidad de reacción directa y Vri es la velocidad de reacción inversa, ambas en concentración por unidad de tiempo.
Las velocidades de reacción directa e inversa son proporcionales a las concentraciones involucradas (un tratamiento riguroso requiere el empleo de actividades en lugar de concentraciones), tendremos:
 V_{rd} = k_d [A]^a [B]^b \,\!
y
 V_{ri} = k_i [C]^c [D]^d \,\!
donde kd y ki son las constantes de reacción derecha e inversa y dependen solo de la temperatura, [A], [B], [C] y [D] representan las concentraciones de A, B, C, y D. Puesto que en el equilibrio las velocidades se igualan:
 k_{d}  [A]_e^a [B]_e^b = k_i  [C]_e^c [D]_e^d \,\!
de donde
\frac{k_{d}}{k_{i}}= \frac {[C]_{e}^{c} [D]_{e}^{d}}{[A]_{e}^{a} [B]_{e}^{b}}
El subíndice e, de las concentraciones, significa que han alcanzado el equilibrio. Los supraíndices indican que cada concentración está afectada por su coeficiente estequiométrico como potencia.
El cociente  \frac {k_D}{k_i} \,\! es una cantidad que depende de la temperatura del sistema reaccionante, y se la denomina la constante de equilibrio químico K (constante pues; aunque depende de la temperatura, no depende de las concentraciones de reactivos y productos).
De las ecuaciones fundamentales de la termodinámica se deduce que:
K=e ^{- \frac{\Delta G_{R}^{0}}{RT}}
donde  \Delta G_{R}^{0} \,\! es la energía libre de Gibbs normal de la reacción y su valor se calcula en función de propiedades termodinámicas de los reactivos y productos de la reacción.
Ejemplos de reacciones reversibles son las soluciones de ácidos y bases débiles: Cuando un ácido o base débil se mezcla con agua, se forman cationes oxonio (H3O+) y aniones hidroxilo (OH), como productos de reacción, que se recombinan con el resto de producto ácido o básico para dar nuevamente el ácido o base
 originales y agua

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