EquilibrioLab 2 · Laboratorio de equilibrio químico

1 · Elige el sistema

Antes de intervenir…

¿Qué ocurrirá tras el cambio?

Prepara el sistema en equilibrio y modifica una sola condición. La predicción se conserva hasta comprobarla.

2 · Manipula el experimento

Temperatura298 K

Termostato: cambios a volumen y cantidad constantes.

Volumen2,00 L

Pistón: compresión/expansión isotérmica.

Agregar o retirar materia

Cantidad0,25 mol

Gas inerte · dos condiciones

A P constante, el pistón se expande: puede cambiar el equilibrio aunque sea inerte.

Factor catalítico×1

Acelera ambos sentidos por igual: no modifica K ni la composición de equilibrio.

3 · Observa la reacción

Evolucionando

A + B ⇌ C

Exotérmica →·Δn = −1

2,00 L298 K— bar

Directa →—

Transformaciones hacia productos

← Inversa—

Transformaciones hacia reactivos

Ritmot = 0,0 s

Símbolos de especies y actividad de reacción derivados de los moles y las velocidades calculadas; su movimiento es ilustrativo, no una dinámica molecular. La pausa detiene el reloj y el movimiento.

4 · Lee las pruebas experimentales

Las líneas discontinuas señalan perturbaciones. Los saltos instantáneos de concentración se muestran en el mismo instante; la relajación es posterior.

Concentraciones

mol/L

Velocidades de reacción

mol/(L·s)

DirectaInversa

Escala horizontal: últimos 90 s simulados. La escala vertical se adapta al intervalo visible.

Lecturas del laboratorio

K_c y Q_c se calculan con actividades ideales c/c° y c° = 1 mol/L; son adimensionales en este modelo. Presión en bar.

5 · Investiga y comprueba

Experimento guiado

1. Prepara. 2. Elige tu predicción a la izquierda. 3. Aplica. 4. Comprueba.

Datos por instante y bitácora de las perturbaciones. El JSON permite recuperar el estado de la sesión.

Recuperar sesión (.json)

Bitácora

Aún no hay intervenciones registradas.

El modelo, sin secretos

Modelo matemático y límites

Gases ideales homogéneos a volumen y temperatura fijados entre intervenciones; recipiente cerrado excepto si añades/retiras gas. Se integra la evolución de los moles: dnᵢ/dt = νᵢ·V·(r→ − r←). Para las ecuaciones genéricas elegidas, las leyes de velocidad son de acción de masas de reacciones elementales hipotéticas.

Las concentraciones se expresan como cᵢ = nᵢ/V. Los factores de actividad son cᵢ/c°, con c° = 1 mol/L. Q_c = ∏(cᵢ/c°)^νᵢ. A temperatura constante, K_c no cambia al alterar volumen o cantidades. Se impone k→/k← = K_c cuando las velocidades usan los factores c/c°.

La constante termodinámica K_p sigue van ’t Hoff con ΔH° constante. Para las actividades ideales c/c° usadas en la pantalla se convierte mediante K_c(T)/K_c(298 K) = exp[−ΔH°/R·(1/T − 1/298 K)]·(298 K/T)^Δn. La constante cinética directa sigue Arrhenius y la inversa se deduce del K_c obtenido. Los parámetros ΔH°, Eₐ y K son didácticos, no datos de sustancias reales. Presión total = n_totalRT/V. Añadir gas inerte a presión constante provoca una expansión automática.

Se calcula una cinética de campo medio, no trayectorias, choques ni geometría molecular. El sistema se considera termostatado también durante compresiones, que no se modelan térmicamente. Las velocidades son por volumen y el avance calculado se expresa en moles de reacción.

Tres ideas que suelen confundirse

Equilibrio dinámico: r→ = r← ≠ 0 si existen sustancias. Un sistema vacío carece de transformaciones aunque el saldo sea cero.
Catalizador: acelera ambos sentidos y no altera el equilibrio final; puede acelerar la relajación si aún no estaba en equilibrio.
Gas inerte: a volumen fijo solo aumenta la presión total. A presión fija se expande el gas y, si Δn ≠ 0, puede desplazarse.

Cuestiones para el cuaderno

¿Qué diferencia hay entre que las velocidades se igualen y que se detenga la reacción?
Comprime una mezcla en equilibrio. ¿Qué magnitudes saltan inmediatamente? ¿Cuáles cambian después?
Repite con Δn = 0: ¿qué magnitud sí cambia aunque no haya desplazamiento?
Compara la adición de inerte a V constante y a P constante.
¿Qué puede cambiar un catalizador cuando el sistema ya está en equilibrio? ¿Y cuando todavía está evolucionando?