Equilibrio dinámico

Química

Conceptos clave

Una reacción reversible puede proceder en ambos sentidos; se escribe con la doble flecha $\rightleftharpoons$ .
El equilibrio dinámico se alcanza en un sistema cerrado cuando la velocidad de la reacción directa iguala a la de la reacción inversa.
En el equilibrio: concentraciones constantes (no nulas, no necesariamente iguales) y propiedades macroscópicas estables; la reacción no se detiene — ambos sentidos continúan al mismo ritmo.
Se requiere un sistema cerrado: si los productos escapan, la reacción inversa no puede competir y no hay equilibrio.

Partiendo solo de reactivos: $[\text{reactivos}]$ desciende progresivamente hasta un valor constante; $[\text{productos}]$ asciende progresivamente hasta su valor constante.
Las dos curvas se estabilizan al mismo instante: ese momento marca el equilibrio.
Al inicio: velocidad directa máxima, velocidad inversa = 0. Conforme avanza: velocidad directa baja, velocidad inversa sube. En el equilibrio: ambas velocidades son iguales (y no nulas).
"Constante" $\neq$ "iguales": las concentraciones de equilibrio de reactivos y productos suelen ser distintas entre sí.

Equilibrio físico (ej. $\text{H}_2\text{O}(\ell) \rightleftharpoons \text{H}_2\text{O}(\text{g})$ ): solo cambia el estado de agregación; no se rompen enlaces químicos. En frasco cerrado, velocidad de evaporación = velocidad de condensación → nivel de líquido constante.
Equilibrio químico (ej. $\text{N}_2\text{O}_4(\text{g}) \rightleftharpoons 2\,\text{NO}_2(\text{g})$ ): se rompen y forman enlaces. Ambos son igualmente dinámicos.

Sistema: $\text{A} \rightleftharpoons \text{B}$ en recipiente cerrado, partiendo de solo A. Datos: $[\text{A}]$ baja de $1{,}00$ a $0{,}60\ \text{mol dm}^{-3}$ en los primeros 80 s y luego se mantiene; $[\text{B}]$ sube de $0$ a $0{,}40$ y luego se mantiene.
El equilibrio se alcanza a los 80 s: ambas concentraciones dejan de variar.
Después de 80 s: moléculas de A siguen convirtiéndose en B y viceversa a la misma velocidad → concentraciones constantes, reacción no detenida.
Las concentraciones finales ( $0{,}60$ y $0{,}40$ ) son distintas entre sí y ninguna es cero.

Error frecuente: decir que el equilibrio dinámico es cuando "la reacción se detiene" — la reacción continúa en ambos sentidos; solo el cambio neto es cero.
Error frecuente: confundir "concentraciones constantes" con "concentraciones iguales".
La definición completa necesita dos ideas: igualdad de velocidades Y concentraciones constantes.
En sistema abierto (vaso destapado, gas que escapa), la reacción avanza hasta agotarse: no hay equilibrio.

Conceptos clave

Una reacción reversible puede proceder en ambos sentidos; se escribe con la doble flecha $\rightleftharpoons$ .
El equilibrio dinámico se alcanza en un sistema cerrado cuando la velocidad de la reacción directa iguala a la de la reacción inversa.
En el equilibrio: concentraciones constantes (no nulas, no necesariamente iguales) y propiedades macroscópicas estables; la reacción no se detiene — ambos sentidos continúan al mismo ritmo.
Se requiere un sistema cerrado: si los productos escapan, la reacción inversa no puede competir y no hay equilibrio.

Aproximación al equilibrio (curva concentración-tiempo)

Partiendo solo de reactivos: $[\text{reactivos}]$ desciende progresivamente hasta un valor constante; $[\text{productos}]$ asciende progresivamente hasta su valor constante.
Las dos curvas se estabilizan al mismo instante: ese momento marca el equilibrio.
Al inicio: velocidad directa máxima, velocidad inversa = 0. Conforme avanza: velocidad directa baja, velocidad inversa sube. En el equilibrio: ambas velocidades son iguales (y no nulas).
"Constante" $\neq$ "iguales": las concentraciones de equilibrio de reactivos y productos suelen ser distintas entre sí.

Equilibrio físico vs equilibrio químico

Equilibrio físico (ej. $\text{H}_2\text{O}(\ell) \rightleftharpoons \text{H}_2\text{O}(\text{g})$ ): solo cambia el estado de agregación; no se rompen enlaces químicos. En frasco cerrado, velocidad de evaporación = velocidad de condensación → nivel de líquido constante.
Equilibrio químico (ej. $\text{N}_2\text{O}_4(\text{g}) \rightleftharpoons 2\,\text{NO}_2(\text{g})$ ): se rompen y forman enlaces. Ambos son igualmente dinámicos.

Ejemplo resuelto

Sistema: $\text{A} \rightleftharpoons \text{B}$ en recipiente cerrado, partiendo de solo A. Datos: $[\text{A}]$ baja de $1{,}00$ a $0{,}60\ \text{mol dm}^{-3}$ en los primeros 80 s y luego se mantiene; $[\text{B}]$ sube de $0$ a $0{,}40$ y luego se mantiene.
El equilibrio se alcanza a los 80 s: ambas concentraciones dejan de variar.
Después de 80 s: moléculas de A siguen convirtiéndose en B y viceversa a la misma velocidad → concentraciones constantes, reacción no detenida.
Las concentraciones finales ( $0{,}60$ y $0{,}40$ ) son distintas entre sí y ninguna es cero.

En el examen IB

Error frecuente: decir que el equilibrio dinámico es cuando "la reacción se detiene" — la reacción continúa en ambos sentidos; solo el cambio neto es cero.
Error frecuente: confundir "concentraciones constantes" con "concentraciones iguales".
La definición completa necesita dos ideas: igualdad de velocidades Y concentraciones constantes.
En sistema abierto (vaso destapado, gas que escapa), la reacción avanza hasta agotarse: no hay equilibrio.