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Calculadora de la constante de equilibrio

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¿Cuándo se utiliza la constante de equilibrio?Ecuación de la constante de equilibrioCalculemos el valor de la constante de equilibrio de una reacción¿Cómo calcular la constante de equilibrio?FAQs

Esta calculadora de la constante de equilibrio te ayudará a comprender las reacciones químicas reversibles, que son esas en las que las reacciones hacia delante y hacia atrás se producen simultáneamente

Al cabo de cierto tiempo, se establece un equilibrio, lo que significa que la velocidad a la que los reactivos se convierten en productos es la misma que la velocidad a la que los productos se convierten de nuevo en reactivos. En este punto, la reacción se considera estable. Para determinar el estado de este equilibrio, el cociente de reacción debe permanecer constante. Con esta herramienta, puedes calcular el valor de la constante de equilibrio de una reacción, ¡a la vez que aprendes a calcular la constante de equilibrio con facilidad!

A continuación encontrarás las ecuaciones de la reacción reversible y de la constante de equilibrio:

a[A] + b[B] ⇌ c[C] + d[D]

K = ([C]c × [D]d)/([B]b × [A]a)

Donde [A] y [B] son las concentraciones molares de los reactivos, y [C] y [D] son las concentraciones molares de los productos. Para entender mejor estos conceptos, echa un vistazo a la calculadora de molaridad.

Calcular el valor de la constante de equilibrio de una reacción es útil para determinar la cantidad de cada sustancia formada en el equilibrio como proporción de cada una. La constante no depende de las concentraciones iniciales de los reactivos y los productos, ya que siempre se alcanzará la misma proporción al cabo de cierto tiempo. Sin embargo, la constante puede variar con:

  • la temperatura;
  • el solvente; y
  • la fuerza iónica.

Si la reacción sigue en curso, oscilando entre reactivos y productos, debes utilizar en su lugar la calculadora del cociente de reacción 🇺🇸, que, aunque en un contexto diferente, se define de manera similar a la constante de equilibrio.

¿Cuándo se utiliza la constante de equilibrio?

Las constantes de equilibrio son útiles si quieres comprender procesos bioquímicos como el transporte de oxígeno por la hemoglobina o la homeostasis ácido-base en humanos. Los cambios en la homeostasis ácido-base se reflejan principalmente en los cambios del pH sanguíneo arterial y venoso. Los médicos también comprobarán la constante de equilibrio de la transferrina en la sangre, ya que la saturación de transferrina es un síntoma de anemia ferropénica.

Esta ecuación ayuda a explicar qué se verá favorecido por el equilibrio: los reactantes o los productos. Esto puede proporcionar información importante sobre la naturaleza de la reacción y su mecanismo. A continuación encontrarás más información sobre este tema.

Ecuación de la constante de equilibrio

La constante de equilibrio de una reacción se refiere a todas las especies presentes en la reacción. Sin embargo, para esta calculadora supusimos un máximo de dos reactantes principales y dos productos principales. Para la reacción hipotética:

a[A] + b[B] ⇌ c[C] + d[D]

la ecuación de la constante de equilibrio tiene la siguiente fórmula:

K = ([C]c × [D]d)/([B]b × [A]a)

La constante K refleja dos medidas de cantidad:

  • Kc – representa la concentración, molaridad, expresada en moles por litro (M=mol/L).
  • Kp – función de la presión parcial de los reactivos y de los productos, normalmente en atmósferas, útil para cálculos en fase gaseosa.

Si K > 1 – el equilibrio favorece a los productos;

Si K < 1 – el equilibrio favorece a los reactantes;

Si K = 1 – la mezcla contiene cantidades similares de productos y reactivos en el equilibrio.

Si no estás seguro de cómo pasar de moles a otras unidades y al revés, echa un vistazo a nuestra calculadora de moles.

Calculemos el valor de la constante de equilibrio de una reacción

Para que tengas una idea más clara de cómo funciona esta ecuación en la práctica, hemos creado este ejemplo.

Tienes una mezcla gaseosa de dióxido de azufre y oxígeno, a partir de la cual puedes reaccionar para formar trióxido de azufre. Este es uno de los pasos de la síntesis del ácido sulfúrico:

2 SO₂ + O₂ ⇌ 2 SO₃

Por tanto, la ecuación de la constante de equilibrio para esta reacción es:

K = [SO₃]²/([SO₂]² × [O₂])

La mezcla de reacción se deja un rato hasta que se establece el equilibrio. Los reactivos y los productos tienen las siguientes concentraciones:

  • SO₂: 0.03 mol/L
  • O₂: 0.035 mol/L
  • SO₃: 0.5 mol/L

Al introducir estos números en la ecuación, se obtiene que K es:

K = 0.5²/(0.03² × 0.035)

K = 7.937 × 10³

Como K > 1, el equilibrio favorece a los productos.

En nuestro ejemplo, se proporcionaron las concentraciones de reactivos y productos en el equilibrio y luego calculamos la constante de equilibrio. Pero, ¿y si conocieras la constante de equilibrio y la incógnita fuera la concentración inicial o el coeficiente de un componente? Pues no te preocupes, nuestra calculadora también trabaja a la inversa, por lo que resuelve ambos tipos de problemas. Solo ingresa todos los datos que tengas, y los resultados se calcularán automáticamente para ti.

¿Cómo calcular la constante de equilibrio?

Este apartado se centra principalmente en cómo se determina analíticamente la constante de equilibrio. Para calcular el valor de la constante de equilibrio de una reacción, necesitas medir (quizá con nuestra calculadora de titulación ácido-base 🇺🇸) las concentraciones de los reactantes y/o productos. Existen métodos experimentales y computacionales para la evaluación de la constante. Entre los métodos experimentales, puedes encontrar:

  • potenciometría;
  • espectrofotometría;
  • desplazamiento químico RMN;
  • calorimetría.

El procedimiento general de cálculo consta de cuatro pasos:

  • modelo químico;
  • cálculos de especiación;
  • refinamiento;
  • selección del modelo.

Aunque ya sepas calcular la constante de equilibrio, ¡ahórrate tiempo y utiliza nuestra calculadora!

FAQs

¿Qué es una constante de equilibrio?

La constante de equilibrio, K, determina la relación de productos y reactantes de una reacción en equilibrio.

Por ejemplo, teniendo una reacción a[A] + b[B] ⇌ c[C] + d[D], debes dejar que la reacción alcance el equilibrio y luego calcular la relación entre las concentraciones de los productos y las concentraciones de los reactantes:

K = ([C]c × [D]d)/([B]b × [A]a)

¿Cómo puedo escribir una expresión de constante de equilibrio?

Para escribir la expresión de una constante de equilibrio, sigue estos pasos:

  1. Calcula el producto de las concentraciones de equilibrio de los productos, elevadas a sus coeficientes en la ecuación química balanceada.

  2. Calcula el producto de las concentraciones de equilibrio de los reactantes, elevados a sus coeficientes en la ecuación química balanceada.

  3. Halla la relación entre los dos productos.

Por ejemplo, la constante de equilibrio de la reacción Cl₂ + 2NO₂ ⇌ 2NO₂Cl será [NO₂Cl]²/([Cl₂] × [NO₂]²).

¿Cómo puedo hallar la constante de equilibrio?

Supongamos que tienes una reacción de síntesis de amoníaco: N₂ + 3H₂ ⇌ 2NH₃, donde las concentraciones son: N₂ = 0.04 mol/L, H₂ = 0.125 mol/L, y NH₃ = 0.003 mol/L.

Para hallar su constante de equilibrio:

  1. Escribe la ecuación de la constante de equilibrio:

    K = ([NH₃]2)/([H₂]3 × [N₂]1)

  2. Introduce la concentración:

    K = ([0.003 mol/L]2)/([0.125 mol/L]3 × [0.04 mol/L]1) = 0.1152 = 1.152 × 10⁻¹.

¿Qué modifica la constante de equilibrio?

En la constante de equilibrio influyen la concentración, temperatura, presión, y la estequiometría de la ecuación química. En cambio, la presencia de un catalizador no influye en el equilibrio químico. Los catalizadores se limitan a acelerar el curso de la reacción; no afectan al equilibrio químico ni al rendimiento de una reacción.

¿Cuál será la concentración del reactivo si la constante de equilibrio es 0.03?

Es 1.33 mol/L, suponiendo que tienes una reacción del tipo [A] + [B] ⇌ [C] + [D], y la concentración de A es de 0.5 mol/L, la de C es de 0.2 mol/L y la de D es de 0.1 mol/L. Para hallarlo:

  1. Escribe la ecuación de la constante de equilibrio:

    K = ([C] × [D])/([B] × [A])

  2. Resuelve para [B]:

    [B] = ([C] × [D])/(K × [A])

  3. Introduce los datos:

    [B] = (0.2 × 0.1)/(0.03 × 0.5) = 1.33 mol/L.

Introduce los coeficientes y las concentraciones de una reacción del tipo: a[A] + b[B] ⇌ c[C] + d[D]

Reactivos

Productos

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