Una cuestión de equilibrio

La vida es como montar en bicicleta, para mantener el equilibrio hay que seguir moviéndose [Albert Einstein]

citaeinstein

En ocasiones me caracterizo por mi torpeza, y os puedo asegurar que varias veces me ha pasado que se me ha resbalado una copa de cristal y ha terminado hecha añicos en el suelo. Si hubiera estado más atento… Pero no hay marcha atrás. Ni el mejor pegamento conseguiría recuperar la forma inicial, uniforme y brillante, de mi copa. Es totalmente irreversible. Muchos sucesos cotidianos los son. Que el tiempo no vuelve atrás es evidente, aunque algunas veces nos hubiera gustado hacerlo posible. Pero existen cambios que sí se pueden revertir. ¿O acaso nunca has tenido que calentar de nuevo una taza de café porque se te ha quedado fría?

Pues esa idea de irreversibilidad tiene un gran interés en los procesos químicos. Cuando enciendes una vela se produce una reacción típica de combustión, en la cual la parafina que la constituye arde gracias al oxígeno y se transforma en dióxido de carbono y agua. No hay manera de volver a juntar estos compuestos para reconstruir de nuevo nuestra vela. La reacción transcurre en un sólo sentido, no es reversible. Sin embargo, en otros casos sí lo es. Así ocurre en las pilas recargables: la reacción transcurre en un sentido cuando se requiere el aporte de energía, y en el sentido inverso cuando recuperamos esa energía volviendo a los compuestos de partida. Muchas otras reacciones son reversibles y pueden transcurrir tanto en un sentido como en el contrario.

Volvamos un momento a nuestra taza de café. Tras calentarla comienza a perder calor pues la temperatura del ambiente es menor y seguirá haciéndolo hasta que su temperatura sea igual a la del exterior. En ese momento se habrá alcanzado el equilibrio. Pues bien, una reacción química también transcurre en un determinado sentido de manera espontánea, y los reactivos implicados formarán los productos correspondientes. Según la Termodinámica, esto es debido a que la variación de energía libre de Gibbs en este proceso es negativa. Pero cuando la variación de energía libre de Gibbs es cero, diremos que la reacción reversible se encuentra en equilibrio químico. Esta es una situación ideal, que se alcanza en ciertas condiciones, en la que aparentemente no hay cambio: las cantidades de reactivos y productos se mantienen constantes.

equilibrio-quimico-dinamico

En realidad la reacción no se para, pues que ésta se produzca dependerá de la probabilidad para que los reactivos se junten de la manera adecuada para formar productos, y esta probabilidad será alta o baja, pero no es cero. De modo que los reactivos siguen formando productos. ¿Entonces por qué no notamos ningún cambio? Pues porque, no lo olvidemos, la reacción es reversible. Y eso significa que, simultáneamente, los productos tienen la misma probabilidad de chocar y formar de nuevo los reactivos de partida. Es por eso, que hablamos siempre de equilibrio dinámico, ya que la velocidad de formación de los productos es igual a la velocidad de regeneración de los reactivos, por lo que las concentraciones de todos los compuestos se mantienen aparentemente fijas.

¿Recuerdas la cita de Albert Einstein con la que abrí esta entrada? Para mantener el equilibrio hay que seguir moviéndose. Y esto es exactamente lo que les ocurre a las reacciones reversibles en equilibrio: nunca paran, para que nada cambie.

¿Y cómo podemos predecir en qué sentido evolucionará una reacción? ¿Qué cantidades de cada molécula habrá en el equilibrio? ¿Qué factores pueden alterar ese equilibrio? Todas las respuestas las tienes aquí.

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