En el caso de reacciones químicas reversibles, se dice que el término equilibrio dinámico se logra solo cuando la velocidad de la reacción hacia atrás es igual a la velocidad de la reacción hacia adelante durante el proceso de reacción. El sufijo "Dinámico" se utiliza principalmente para describir que la reacción química está en curso. A continuación se dan algunos ejemplos de equilibrio dinámico.
Equilibrio dinámico se puede lograr cuando la reacción directa y la reacción inversa todavía están ocurriendo, sin embargo, la tasa de ocurrencia de ambas reacciones es igual e invariable, es decir, están en equilibrio. En otras palabras, se dice que cualquier reacción química está en equilibrio dinámico cuando la velocidad de la reacción directa es equivalente a la velocidad de la reacción inversa simultáneamente y la reacción química es reversible. Algunos ejemplos de equilibrio dinámico son:
Reacción de NaCl
Por ejemplo, si tomamos una solución saturada que tiene una solución acuosa de NaCl y luego agregamos algunos cristales sólidos de NaCl, se ve que el Cloruro de Sodio se disuelve y recristaliza a la misma velocidad simultáneamente en la solución. Podemos decir que la reacción de la solución acuosa de Cloruro de Sodio disolviéndose en iones de Sodio y Cloruro dada por la ecuación NaCl (s) ⇌ Na + (ac) + Cl- (ac) está en equilibrio dinámico cuando la velocidad de disolución de la solución de cloruro de sodio es igual a la velocidad de recristalización de Na + (aq) y son iones Cl- (aq).
Reacción de dióxido de nitrógeno-monóxido de carbono
Tomemos otro ejemplo de equilibrio dinámico: el gas de dióxido de nitrógeno reacciona con el monóxido de carbono para formar gas de monóxido de nitrógeno y dióxido de carbono, como se muestra en la ecuación. NO2 (g) + CO (g) ⇌ NO (g) + CO2 (g). Esta es una reacción química reversible. Se dice que esta reacción está en equilibrio dinámico cuando la velocidad de reacción del dióxido de nitrógeno con el monóxido de carbono es igual a la velocidad de reacción del dióxido de carbono y el monóxido de nitrógeno.
Reacción del ácido acético
El equilibrio dinámico se puede ver en un sistema monofásico, como un equilibrio de iones ácido-básico en un H2O solución. Por ejemplo, una solución acuosa de ácido acético se disocia en sus iones H + (ácido) y básico mientras que simultáneamente es producida por los mismos iones. Esta reacción viene dada por la ecuación: CH3COOH ⇌ CH3director de operaciones + H+
Reacción de dióxido de carbono
También hemos observado ejemplos de equilibrio dinámico en nuestra vida diaria. Un ejemplo de ello es una lata o botella de refresco sellada. Una botella de refresco sellada contiene dióxido de carbono tanto en forma líquida como gaseosa (en forma de burbujas) junto con el refresco. La fase gaseosa del dióxido de carbono está en equilibrio dinámico con la fase líquida / acuosa del dióxido de carbono. La fase líquida del dióxido de carbono se convierte en su fase gaseosa al mismo ritmo que la fase gaseosa del dióxido de carbono se disuelve en la forma líquida de dióxido de carbono. La ecuación de la reacción mencionada se da como CO2 (g) ⇌ CO2 (ac.).
Reacción de nitrógeno e hidrógeno
amoníaco industrial la síntesis utilizando el proceso de Haber también es un ejemplo de una reacción que puede estar en un equilibrio dinámico. La reacción viene dada por la ecuaciónN2 (g) + 3H2 (g) ⇌ 2NH3 (gramo). En este, las moléculas de nitrógeno e hidrógeno se combinan para formar amoníaco y el amoníaco se desintegra simultáneamente para formar las moléculas de nitrógeno e hidrógeno.
Reacción de dióxido de nitrógeno
Otro ejemplo de equilibrio dinámico es la dimerización del dióxido de nitrógeno en fase gaseosa. La reacción viene dada por la ecuación 2NO ⇌ NO2O4
Profundicemos un poco más para comprender mejor el concepto de equilibrio dinámico.
¿Cuáles son los ejemplos de reacciones que nunca pueden estar en equilibrio dinámico?
Las reacciones irreversibles nunca pueden estar en equilibrio dinámico. En este tipo de reacciones, los reactivos se convierten en productos, pero no ocurre lo contrario. Por tanto, se elimina cualquier posibilidad de establecer un equilibrio dinámico.
Un ejemplo de ello es la reacción del hierro con el vapor de agua para formar óxido. Esto viene dado por la ecuación:
4 Fe (s) + 6 H2O (l) + 3O2 (g) → 4 Fe (OH)3 (S)
El óxido no puede volver a desintegrarse en hierro y vapor de agua. Podemos ver que debido a que esta es una reacción irreversible, la flecha de los reactivos a los productos apunta en una sola dirección.
Otro ejemplo de reacción irreversible es la reacción de un combustible con oxígeno atmosférico para formar dióxido de carbono y vapor de agua. Esta reacción viene dada por la ecuación
Combustible + O2 →CO2 + H2O
A esto se le llama reacción de combustión. Los productos, es decir, el dióxido de carbono y el vapor de agua, no pueden reaccionar para producir combustible y oxígeno. Por tanto, la reacción es unilateral.
Puede haber muchos ejemplos de tales reacciones irreversibles en las que los productos no pueden volver a los reactivos. En todas estas reacciones, no es posible establecer un equilibrio dinámico entre los productos y los reactivos.
¿Cómo mantener el equilibrio dinámico en un sistema?
Es difícil mantener un equilibrio dinámico en una reacción. Cada pequeño cambio en la temperatura, presión o concentración de una reacción tiene la capacidad de cambiar o anular el equilibrio dinámico.
Por esta razón, la botella de refresco se aplana o pierde las burbujas después de dejarla abierta. Una vez que se abre la lata, el dióxido de carbono en la fase gaseosa puede reaccionar o interactuar con el dióxido de carbono atmosférico y otros gases. Por tanto, ya no es un sistema cerrado. Esto libera el dióxido de carbono gaseoso que estaba presente en forma de burbujas y rompe el equilibrio dinámico que se estableció previamente cuando se selló la botella.
¿Cuáles son las condiciones para el equilibrio dinámico?
Las condiciones necesarias para el equilibrio dinámico en una reacción se dan como sigue:
- TLa cantidad de reactivos y productos no debe modificarse como en el inicio de la reacción. No se permite agregar reactivos durante la reacción externamente.
- La reacción debe ser en un sistema cerrado para que ninguna otra influencia o sustancias puedan sumarse a la reacción.
- La reacción tiene que ser de naturaleza reversible.
- Es importante mantener los parámetros físicos como temperatura, presión, etc. en equilibrio durante toda la reacción.
¿Cómo detectar que un sistema está en equilibrio dinámico?
Podemos decir que en equilibrio dinámico un sistema está en un estado estacionario, es decir, las variables en una reacción química no cambian con el tiempo, ya que la velocidad de las reacciones reversibles y directas es igual.
- Si observamos una reacción en equilibrio dinámico, entonces no podremos ver ningún cambio y parecería que no se está produciendo ninguna reacción. Sin embargo, la reacción que tiene lugar en la dirección de avance se compensa con la reacción que tiene lugar en la dirección de retroceso simultáneamente..
- ISi recibe una reacción, puede ver si la reacción está en equilibrio dinámico o no observando la cantidad o cantidad de reactivos y productos de la reacción. Si observa que la cantidad de producto excede la cantidad de reactivos o la cantidad de reactivos excede la cantidad de productos, entonces puede cancelar la posibilidad de equilibrio dinámico en la reacción.
- Sin embargo, si ve que la cantidad de producto y reactivo permanece igual que al inicio de la reacción, es decir, la cantidad de reactivos y productos permanece sin cambios durante la reacción, entonces puede o no estar en equilibrio dinámico. A veces, los cambios en la cantidad de productos y reactivos son muy mínimos, lo que dificulta su detección a simple vista. En otras ocasiones, la reacción puede estar en equilibrio estático.
¿Qué es el equilibrio estático?
El equilibrio estático en una reacción se refiere a la fase en la que la reacción se detiene o no se produce ninguna reacción entre los reactivos o los productos.
Podemos decir que en el caso de equilibrio estático, la velocidad de la reacción hacia adelante y la velocidad de la reacción hacia atrás es cero. La cantidad de productos y reactivos no cambia. Un ejemplo de equilibrio estático es el proceso que implica la formación de grafito a partir de un diamante y viceversa. La reacción viene dada por la ecuación C (diamante) ⇌ C (grafito)
La estabilidad del grafito es mayor que la de un diamante. Uno necesita calentar el grafito hasta 2000°C o más para desencadenar su activación. energía y convertir en un diamante. A temperatura ambiente, esta conversión requeriría millones de años para completarse. Habría una cantidad infinitesimal de conversión entre las dos sustancias en condiciones generales. Por tanto, se puede decir que a temperatura ambiente esta reacción se encuentra en equilibrio estático.
¿Cuáles son las diferencias entre un equilibrio dinámico y uno estático?
| Equilibrio estático | Equilibrio dinámico |
| Este tipo de equilibrio se puede lograr en reacciones irreversibles en general. | Este tipo de equilibrio se puede lograr en reacciones reversibles en general. |
| Los reactivos y productos no participan en ningún tipo de reacción después de alcanzar el equilibrio. | Los reactivos y productos participan simultáneamente en la reacción incluso después de alcanzar el equilibrio. |
| La velocidad de la reacción química directa (entre los reactivos) y la velocidad de la reacción química inversa (entre los productos) es igual a cero, es decir, no reaccionan entre sí. | Se dice que la velocidad de la reacción química directa (entre los reactivos) es equivalente a la velocidad de la reacción química inversa (entre los productos). |
| Este tipo de equilibrio se puede ver tanto en sistemas abiertos como cerrados. | Este tipo de equilibrio solo se puede ver en sistemas cerrados. |
| En una reacción química, el equilibrio estático es la fase en la que la reacción se detiene, es decir, no se produce ninguna otra reacción entre los reactivos o los productos. | En una reacción química, el equilibrio dinámico es la fase que se logra solo cuando la velocidad de la reacción química inversa es equivalente a la velocidad de la reacción química directa simultáneamente durante el proceso de reacción. |
| Esto se utiliza principalmente en un contexto mecánico. | Esto se utiliza principalmente en un contexto químico. |
Esperamos que esta publicación proporcione toda la información necesaria sobre el ejemplo de equilibrio dinámico.
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