Equilibrios simultáneos

Introducción a los equilibrios simultáneos.

Con frecuencia, las reacciones en medio acuoso contienen distintas especies que reaccionan en el medio y entre sí, dando lugar a dos o más equilibrios que ocurren de manera simultánea. Para estudiar estos sistemas, se debe entender el efecto que tiene el equilibrio colateral o secundario sobre el principal.

Principio de Le Châtelier.

Si un sistema se encuentra en un estado de equilibrio químico, este estado no se ve alterado a menos que ocurra una tensión o perturbación en el mismo (cambios de temperatura, presión o concentración). Cuando una tensión es aplicada, sus efectos se pueden predecir mediante el principio de Le Châtelier, el cual establece que la posición del equilibrio químico siempre se desplaza hacia la dirección en que tiende a aliviarse el efecto de dicha tensión.

Este principio resulta particularmente útil para la predicción del efecto que tiene sobre el equilibrio principal, una perturbación en el equilibrio secundario. Observe por ejemplo el siguiente equilibrio, donde un centro metálico y un ligante reaccionan para formar un complejo:

${\ce {M^{n+}+ L <=> ML^{n+}}}$

Este equilibrio se puede ver afectado por la presencia de iones hidronio ${\ce {H^{+}}}$ o iones hidróxilo ${\ce {OH^{-}}}$, que pueden reaccionar con todas las especies a través de los siguientes equilibrios secundarios:

• Formación de hidroxocomplejos con el centro metálico.

${\ce {M^{n+}+ jOH^{-}<=> M(OH)_{j}^{n-j}}}$

• Protonación del ligante.

${\ce {L + iH^{+}<=> H_{i}L^{i+}}}$

• Reacción del complejo con ${\ce {H^{+}}}$ y ${\ce {OH^{-}}}$.

${\ce {ML^{n+}+ H^{+}<=> MHL^{n+1}}}$ ${\ce {ML^{n+}+ OH^{-}<=> ML(OH)^{n-1}}}$

Con esto se puede predecir, por ejemplo:

1. Una disminución del pH a valores bajos, o aumento en la concentración de iones hidronio, desplaza el equilibrio de la protonación del ligante (equilibrio secundario) hacia los productos, por lo que el equilibrio de formación del complejo ${\ce {ML^{n+}}}$ se ve desplazado hacia los reactivos.
2. Un aumento del pH a valores altos, o aumento en la concentración de iones hidroxilo, desplaza el equilibrio de la formación del hidroxocomplejos (equilibrio secundario) hacia los productos, por lo que el equilibrio de formación del complejo ${\ce {ML^{n+}}}$ se ve desplazado hacia los reactivos de igual forma.

Clasificación de equilibrios simultáneos.

Equilibrios homogéneos.

Un equilibrio homogéneo es aquel en el que todas las especies que participan se encuentran en una misma fase. Dentro de estos se encuentran los equilibrios ácido-base, de formación de complejos y de óxido-reducción.

Equilibrios heterogéneos.

En un equilibrio heterogéneo, las especies que participan en el se encuentran en fases distintas. En esta clasificación se encuentran los equilibrios de solubilidad-precipitación.

Modelo generalizado de equilibrios simultáneos.

La resolución de equilibrios se puede tratar de diversas perspectivas. Por ejemplo, Gaston Charlot emplea como estrategia de resolución el uso de balances de materia y carga.