Equilibri Químic: Constants, Factors i Solubilitat (Guia Completa)

Equilibri Químic: Constants, Factors i Solubilitat

L'equilibri químic és un estat en què les concentracions de les espècies reactives i dels productes romanen constants al llarg del temps, tot i que les reaccions continuen produint-se en ambdues direccions. La constant d'equilibri (K) és una quantitat que relaciona les concentracions dels reactius i productes en l'equilibri, expressada com a ràtios de les concentracions elevades als seus respectius coeficients estequiomètrics.

Kp és la constant d'equilibri quan l'equilibri es descriu en termes de pressions parcials de gasos, i la seva fórmula és similar a la de la constant d'equilibri en termes de concentració, però utilitzant les pressions en lloc de les concentracions.

Els coeficients de reacció són els números que indiquen la quantitat relativa de mols de cada reactiu i producte en una reacció química. Aquests coeficients són importants per establir la relació entre les concentracions o pressions de les substàncies implicades.

Factors que Modifiquen l'Equilibri Químic

Els factors que poden modificar l'equilibri químic són:

• Concentració: Si es modifica la concentració d'un reactiu o producte, l'equilibri es desplaçarà segons el principi de Le Châtelier per minimitzar aquest canvi. Per exemple, afegir més reactiu farà que l'equilibri es desplaci cap als productes.
• Pressió i volum: En reaccions que impliquin gasos, un canvi en la pressió (o en el volum) pot afectar l'equilibri. Si s'augmenta la pressió, l'equilibri es desplaçarà cap al costat de la reacció que tingui menys mols de gas, ja que això redueix l'efecte de l'augment de pressió.
• Temperatura: La temperatura afecta l'equilibri en funció de si la reacció és exotèrmica (allibera calor) o endotèrmica (absorbeix calor). Si s'augmenta la temperatura, l'equilibri es desplaçarà cap als productes en una reacció endotèrmica (perquè absorbirà l'energia extra), i cap als reactius en una reacció exotèrmica (perquè alliberarà l'energia extra).

Principi de Le Châtelier

Si un sistema en equilibri es veu afectat per un canvi en les condicions (concentració, temperatura o pressió), l'equilibri es desplaçarà en la direcció que contraresti aquest canvi.

Constant de Solubilitat (Ks) i Solubilitat

La constant de solubilitat (Ks) és un valor que indica la capacitat d'una sal per dissoldre's en aigua fins a assolir l'equilibri entre la fase sòlida i la fase aquosa. Aquesta constant es calcula a partir de les concentracions dels ions presents en solució en l'equilibri de la dissolució.

La solubilitat és la quantitat màxima d'una substància que pot dissoldre's en un volum determinat de dissolvent a una temperatura i pressió específiques. La solubilitat d'una sal es pot relacionar amb la seva constant de solubilitat: una sal amb un Ks més alt tindrà una solubilitat més gran.

La precipitació és el procés pel qual els ions en solució es combinen per formar un sòlid insoluble (precipitat) quan les concentracions dels ions superen el producte de solubilitat. Si el producte de les concentracions dels ions (després de la dissolució) supera la constant de solubilitat (Ks), el sistema es desplaça cap a la formació de sòlid, i es forma un precipitat.

La solubilitat d'una sal i la seva constant de solubilitat estan directament relacionades. A mesura que augmenta Ks, la solubilitat també augmenta. Per exemple, si coneixem la Ks d'una sal, podem calcular la seva solubilitat utilitzant l'equació que relaciona ambdós conceptes.

Factors que Afecten la Solubilitat

• Efecte Ió Comú: Quan s'afegeix un ió que ja està present en la sal a la dissolució (per exemple, afegir NaCl a una solució de AgCl), la solubilitat de la sal disminueix. Això es deu al principi de Le Châtelier, que indica que l'equilibri es desplaçarà cap a l'esquerra (cap a la formació del sòlid) per minimitzar l'efecte de l'augment de concentració d'ions.
• Augment del Dissolvent: Si s'augmenta el volum del dissolvent (per exemple, afegint més aigua), la solubilitat pot augmentar en termes de concentració, ja que es pot dissoldre més sal en un volum més gran.
• Temperatura: L'efecte de la temperatura sobre la solubilitat depèn de la natura de la reacció de dissolució:
  • Reaccions endotèrmiques: Per a sals que absorbeixen calor quan es dissolen, un augment de temperatura incrementarà la seva solubilitat.
  • Reaccions exotèrmiques: Per a sals que alliberen calor quan es dissolen, un augment de temperatura disminuirà la seva solubilitat.
• Efecte Salí: L'efecte salí es refereix a la reducció de la solubilitat d'un compost en presència d'altres ions en solució. Quan hi ha ions competidors presents en solució, la solubilitat del compost pot disminuir, ja que els ions competidors poden interferir en la formació del sòlid precipitat.