Equilibrio

AP Química · Topic 7 · ⁨Tema 7⁩

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7.1

Introduction to Equilibrium · ⁨Introducción al Equilibrio⁩

Syllabus

English

Learning Objective 7.1.A: Explain the relationship between the occurrence of a reversible chemical or physical process, and the establishment of equilibrium, to experimental observations.

7.1.A.1 Many observable processes are reversible. Examples include evaporation and condensation of water, absorption and desorption of a gas, or dissolution and precipitation of a salt. Some important reversible chemical processes include the transfer of protons in acid-base reactions and the transfer of electrons in redox reactions.
7.1.A.2 When equilibrium is reached, no observable changes occur in the system. Reactants and products are simultaneously present, and the concentrations or partial pressures of all species remain constant.
7.1.A.3 The equilibrium state is dynamic. The forward and reverse processes continue to occur at equal rates, resulting in no net observable change.
7.1.A.4 Graphs of concentration, partial pressure, or rate of reaction versus time for simple chemical reactions can be used to understand the establishment of chemical equilibrium.

Español

Objetivo de Aprendizaje 7.1.A: Explicar la relación entre la ocurrencia de un proceso químico o físico reversible y el establecimiento del equilibrio, a partir de las observaciones experimentales.

7.1.A.1 Muchos procesos observables son reversibles. Ejemplos incluyen la evaporación y condensación del agua, la absorción y desorción de un gas, o la disolución y precipitación de una sal. Algunos procesos químicos reversibles importantes incluyen la transferencia de protones en reacciones ácido-base y la transferencia de electrones en reacciones redox.
7.1.A.2 Cuando se alcanza el equilibrio, no ocurren cambios observables en el sistema. Los reactivos y los productos están presentes simultáneamente, y las concentraciones o presiones parciales de todas las especies permanecen constantes.
7.1.A.3 El estado de equilibrio es dinámico. Los procesos directo e inverso continúan ocurriendo a tasas iguales, lo que resulta en ningún cambio neto observable.
7.1.A.4 Las gráficas de concentración, presión parcial o velocidad de reacción frente al tiempo para reacciones químicas simples pueden utilizarse para comprender el establecimiento del equilibrio químico.

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English

Dynamic equilibrium

A reversible reaction 可逆反应 runs both ways. Chemical equilibrium 化学平衡 is reached when the forward and reverse rates become equal, so concentrations stop changing. Equilibrium is dynamic – both reactions continue, but at matching rates, so nothing appears to change.

The rates graph above explains why concentrations settle; this next graph shows what the concentrations do – reactants fall and products rise until, once the rates match, both hold constant (they need not be equal).

Español

Soluciones de cloruro de cobalto: los sistemas de equilibrio se desplazan cuando cambian las condiciones (Le Chatelier) — Soluciones de cloruro de cobalto: los sistemas en equilibrio se desplazan cuando cambian las condiciones (Le Chatelier)

Equilibrio dinámico

Una reacción reversible 可逆反应 ocurre en ambos sentidos. El equilibrio químico 化学平衡 se alcanza cuando las velocidades directa e inversa se vuelven iguales, por lo que las concentraciones dejan de cambiar. El equilibrio es dinámico: ambas reacciones continúan, pero a ritmos iguales, por lo que nada parece cambiar.

Equilibrio dinámico: las tasas de reacción directa e inversa se vuelven iguales — Equilibrio dinámico: las velocidades directa e inversa se igualan

La gráfica de velocidades anterior explica por qué las concentraciones se estabilizan; esta siguiente gráfica muestra qué hacen las concentraciones: los reactivos disminuyen y los productos aumentan hasta que, una vez que las velocidades coinciden, ambas permanecen constantes (no necesariamente son iguales).

Las concentraciones de reactivos y productos cambian, luego se mantienen constantes una vez alcanzado el equilibrio — Las concentraciones de reactivos y productos cambian y luego se mantienen constantes una vez alcanzado el equilibrio

7.2

Direction of Reversible Reactions · ⁨Dirección de las Reacciones Reversibles⁩

Syllabus

English

Learning Objective 7.2.A: Explain the relationship between the direction in which a reversible reaction proceeds and the relative rates of the forward and reverse reactions.

7.2.A.1 If the rate of the forward reaction is greater than the reverse reaction, then there is a net conversion of reactants to products. If the rate of the reverse reaction is greater than that of the forward reaction, then there is a net conversion of products to reactants. An equilibrium state is reached when these rates are equal.

Español

Objetivo de aprendizaje 7.2.A: Explicar la relación entre la dirección en que transcurre una reacción reversible y las velocidades relativas de las reacciones directa e inversa.

7.2.A.1 Si la velocidad de la reacción directa es mayor que la de la reacción inversa, entonces hay una conversión neta de reactivos a productos. Si la velocidad de la reacción inversa es mayor que la de la reacción directa, entonces hay una conversión neta de productos a reactivos. Se alcanza un estado de equilibrio cuando estas velocidades son iguales.

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English

At equilibrium the amounts of reactants and products are fixed but usually not equal. Whether the mixture favors products or reactants depends on the reaction; you compare the current state to the equilibrium condition to predict which way it shifts.

Español

En el equilibrio, las cantidades de reactivos y productos son fijas pero generalmente no iguales. Si la mezcla favorece a los productos o a los reactivos depende de la reacción; se compara el estado actual con la condición de equilibrio para predecir hacia dónde se desplaza.

7.3

The Reaction Quotient and Equilibrium Constant · ⁨El Cociente de Reacción y la Constante de Equilibrio⁩

Syllabus

English

Learning Objective 7.3.A: Represent the reaction quotient $Q_c$ or $Q_p$, for a reversible reaction, and the corresponding equilibrium expressions $K_c = Q_c$ or $K_p = Q_p$.

7.3.A.1 The reaction quotient $Q_c$ describes the relative concentrations of reaction species at any time. For gas phase reactions, the reaction quotient may instead be written in terms of partial pressures as $Q_p$. The reaction quotient tends toward the equilibrium constant such that at equilibrium $K_c = Q_c$ and $K_p = Q_p$. As examples, for the reaction
$$a\,\mathrm{A} + b\,\mathrm{B} \rightleftarrows c\,\mathrm{C} + d\,\mathrm{D}$$
the law of mass action indicates that the equilibrium expression for $(K_c, Q_c)$ is
- Equation: $K_c = \dfrac{[\mathrm{C}]^c [\mathrm{D}]^d}{[\mathrm{A}]^a [\mathrm{B}]^b}$
and that for $(K_p, Q_p)$ is
- Equation: $K_p = \dfrac{(P_\mathrm{C})^c (P_\mathrm{D})^d}{(P_\mathrm{A})^a (P_\mathrm{B})^b}$
- Exclusion statement: Conversion between $K_c$ and $K_p$ will not be assessed on the AP Exam. Students should be aware of the conceptual differences and pay attention to whether $K_c$ or $K_p$ is used in an exam question.
- Exclusion statement: Equilibrium calculations on systems where a dissolved species is in equilibrium with that species in the gas phase will not be assessed on the AP Exam.
7.3.A.2 The reaction quotient does not include substances whose concentrations (or partial pressures) are independent of the amount, such as for solids and pure liquids.

Español

Objetivo de aprendizaje 7.3.A: Representar el cociente de reacción $Q_c$ o $Q_p$, para una reacción reversible, y las expresiones de equilibrio correspondientes $K_c = Q_c$ o $K_p = Q_p$.

7.3.A.1 El cociente de reacción $Q_c$ describe las concentraciones relativas de las especies reaccionantes en cualquier momento. Para reacciones en fase gaseosa, el cociente de reacción también puede escribirse en términos de presiones parciales como $Q_p$. El cociente de reacción tiende hacia la constante de equilibrio de tal manera que, en el equilibrio, $K_c = Q_c$ y $K_p = Q_p$. Como ejemplo, para la reacción
$$a\,\mathrm{A} + b\,\mathrm{B} \rightleftarrows c\,\mathrm{C} + d\,\mathrm{D}$$
la ley de acción de masas indica que la expresión de equilibrio para $(K_c, Q_c)$ es
- Ecuación: $K_c = \dfrac{[\mathrm{C}]^c [\mathrm{D}]^d}{[\mathrm{A}]^a [\mathrm{B}]^b}$
y que para $(K_p, Q_p)$ es
- Ecuación: $K_p = \dfrac{(P_\mathrm{C})^c (P_\mathrm{D})^d}{(P_\mathrm{A})^a (P_\mathrm{B})^b}$
- Declaración de exclusión: No se evaluará en el examen AP la conversión entre $K_c$ y $K_p$. Los estudiantes deben conocer las diferencias conceptuales y prestar atención a si se utiliza $K_c$ o $K_p$ en una pregunta del examen.
- Declaración de exclusión: No se evaluarán en el examen AP los cálculos de equilibrio en sistemas donde una especie disuelta está en equilibrio con esa misma especie en la fase gaseosa.
7.3.A.2 El cociente de reacción no incluye sustancias cuyas concentraciones (o presiones parciales) son independientes de la cantidad, como ocurre con los sólidos y los líquidos puros.

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English

The reaction quotient 反应商 $Q$ has the same form as the equilibrium expression but uses current concentrations:

$$Q=\frac{[\text{products}]}{[\text{reactants}]}\ \text{(each raised to its coefficient)}.$$

At equilibrium $Q$ equals the equilibrium constant 平衡常数 $K$. Comparing them predicts direction: $Q shifts forward (toward products); $Q>K$ shifts reverse; $Q=K$ means already at equilibrium.

Español

El cociente de reacción 反应商 $Q$ tiene la misma forma que la expresión de equilibrio, pero utiliza concentraciones actuales:

$$Q=\frac{[\text{products}]}{[\text{reactants}]}\ \text{(each raised to its coefficient)}.$$

En el equilibrio $Q$ es igual a la constante de equilibrio 平衡常数 $K$. Compararlas predice la dirección: $Q se desplaza hacia adelante (hacia los productos); $Q>K$ se desplaza hacia atrás; $Q=K$ significa que ya está en equilibrio.

7.4

Calculating the Equilibrium Constant · ⁨Cálculo de la Constante de Equilibrio⁩

Syllabus

English

Learning Objective 7.4.A: Calculate $K_c$ or $K_p$ based on experimental observations of concentrations or pressures at equilibrium.

7.4.A.1 Equilibrium constants can be determined from experimental measurements of the concentrations or partial pressures of the reactants and products at equilibrium.

Español

Objetivo de Aprendizaje 7.4.A: Calcular $K_c$ o $K_p$ a partir de observaciones experimentales de concentraciones o presiones en el equilibrio.

7.4.A.1 Las constantes de equilibrio pueden determinarse mediante mediciones experimentales de las concentraciones o presiones parciales de los reactivos y productos en el equilibrio.

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English

Write $K$ from the balanced equation (pure solids and liquids are left out). From equilibrium concentrations (or partial pressures for $K_p$), plug in and compute. $K_c$ uses molarities; $K_p$ uses pressures.

Worked example. For $\text{N}_2\text{O}_4\rightleftharpoons2\text{NO}_2$, the equilibrium concentrations are $[\text{N}_2\text{O}_4]=0.20\ \text{M}$ and $[\text{NO}_2]=0.10\ \text{M}$. Then

$$K_c=\frac{[\text{NO}_2]^2}{[\text{N}_2\text{O}_4]}=\frac{(0.10)^2}{0.20}=0.050.$$

The NO$_2$ coefficient of $2$ becomes the power; N$_2$O$_4$ (coefficient $1$) is just to the first power.

Español

Escriba $K$ a partir de la ecuación balanceada (se excluyen sólidos puros y líquidos). A partir de las concentraciones de equilibrio (o presiones parciales para $K_p$), sustituya y calcule. $K_c$ usa molaridades; $K_p$ usa presiones.

Ejemplo resuelto. Para $\text{N}_2\text{O}_4\rightleftharpoons2\text{NO}_2$, las concentraciones de equilibrio son $[\text{N}_2\text{O}_4]=0.20\ \text{M}$ y $[\text{NO}_2]=0.10\ \text{M}$. Entonces

$$K_c=\frac{[\text{NO}_2]^2}{[\text{N}_2\text{O}_4]}=\frac{(0.10)^2}{0.20}=0.050.$$

El coeficiente de NO$_2$ de $2$ se convierte en la potencia; N$_2$O$_4$ (coeficiente $1$) está simplemente a la primera potencia.

7.5

Magnitude of the Equilibrium Constant · ⁨Magnitud de la Constante de Equilibrio⁩

Syllabus

English

Learning Objective 7.5.A: Explain the relationship between very large or very small values of $K$ and the relative concentrations of chemical species at equilibrium.

7.5.A.1 Some equilibrium reactions have very large $K$ values and proceed essentially to completion. Others have very small $K$ values and barely proceed at all.

Español

Objetivo de aprendizaje 7.5.A: Explicar la relación entre valores muy grandes o muy pequeños de $K$ y las concentraciones relativas de las especies químicas en el equilibrio.

7.5.A.1 Algunas reacciones de equilibrio tienen valores muy grandes de $K$ y proceden esencialmente hasta su terminación. Otras tienen valores muy pequeños de $K$ y apenas proceden en absoluto.

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English

$K\gg 1$: products strongly favored (reaction nearly complete).
$K\ll 1$: reactants favored (little reaction).
$K\approx 1$: significant amounts of both.

The size of $K$ tells you where the equilibrium "sits."

Español

$K\gg 1$: productos fuertemente favorecidos (reacción casi completa).
$K\ll 1$: reactivos favorecidos (poca reacción).
$K\approx 1$: cantidades significativas de ambos.

El tamaño de $K$ le indica dónde "se asienta" el equilibrio.

7.6

Properties of the Equilibrium Constant · ⁨Propiedades de la Constante de Equilibrio⁩

Syllabus

English

Learning Objective 7.6.A: Represent a multistep process with an overall equilibrium expression, using the constituent $K$ expressions for each individual reaction.

7.6.A.1 When a reaction is reversed, $K$ is inverted.
7.6.A.2 When the stoichiometric coefficients of a reaction are multiplied by a factor $c$, $K$ is raised to the power $c$.
7.6.A.3 When reactions are added together, the $K$ of the resulting overall reaction is the product of the $K$'s for the reactions that were summed.
7.6.A.4 Since the expressions for $K$ and $Q$ have identical mathematical forms, all valid algebraic manipulations of $K$ also apply to $Q$.

Español

Objetivo de Aprendizaje 7.6.A: Representar un proceso en múltiples etapas con una expresión de equilibrio global, utilizando las expresiones constitutivas $K$ para cada reacción individual.

7.6.A.1 Cuando se invierte una reacción, $K$ se invierte.
7.6.A.2 Cuando los coeficientes estequiométricos de una reacción se multiplican por un factor $c$, $K$ se eleva a la potencia $c$.
7.6.A.3 Cuando se suman reacciones, la $K$ de la reacción global resultante es el producto de las $K$ de las reacciones que se sumaron.
7.6.A.4 Dado que las expresiones para $K$ y $Q$ tienen formas matemáticas idénticas, todas las manipulaciones algebraicas válidas de $K$ también se aplican a $Q$.

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English

$K$ changes in predictable ways: reversing a reaction inverts $K$ ($1/K$); multiplying coefficients by $n$ raises $K$ to the $n$th power; adding reactions multiplies their $K$ values. Only temperature changes the value of $K$ itself.

Español

$K$ cambia de manera predecible: invertir una reacción invierte $K$ ($1/K$); multiplicar los coeficientes por $n$ eleva $K$ a la $n$ potencia; sumar reacciones multiplica sus valores de $K$. Solo la temperatura cambia el valor de $K$ mismo.

7.7

Calculating Equilibrium Concentrations · ⁨Cálculo de Concentraciones en el Equilibrio⁩

Syllabus

English

Learning Objective 7.7.A: Identify the concentrations or partial pressures of chemical species at equilibrium based on the initial conditions and the equilibrium constant.

7.7.A.1 The concentrations or partial pressures of species at equilibrium can be predicted given the balanced reaction, initial concentrations, and the appropriate $K$.
7.7.A.2 When $Q < K$, the reaction will proceed with a net consumption of reactants and generation of products. When $Q > K$, the reaction will proceed with a net consumption of products and generation of reactants. When $Q = K$, the system is at dynamic equilibrium; both forward and reverse reactions proceed at the same rate, and the proportion of reactants and products remains constant.

Español

Objetivo de aprendizaje 7.7.A: Identificar las concentraciones o presiones parciales de las especies químicas en el equilibrio a partir de las condiciones iniciales y la constante de equilibrio.

7.7.A.1 Las concentraciones o presiones parciales de las especies en el equilibrio pueden predecirse dados la reacción balanceada, las concentraciones iniciales y la correspondiente $K$.
7.7.A.2 Cuando $Q < K$, la reacción procederá con un consumo neto de reactivos y generación de productos. Cuando $Q > K$, la reacción procederá con un consumo neto de productos y generación de reactivos. Cuando $Q = K$, el sistema se encuentra en equilibrio dinámico; tanto la reacción directa como la inversa proceden a la misma velocidad, y la proporción de reactivos y productos permanece constante.

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Fuente: College Board AP Course and Exam Description⁩

English

Use an ICE table (Initial, Change, Equilibrium): fill in starting amounts, express the change with $x$ using the mole ratios, then substitute into the $K$ expression and solve for $x$. When $K$ is small, the approximation "$x$ is negligible" often simplifies the algebra.

Worked example. For $\text{H}_2+\text{I}_2\rightleftharpoons2\text{HI}$ with $K_c=50$, start with $0.100\ \text{M}$ each of H$_2$ and I$_2$. The ICE table gives equilibrium $[\text{H}_2]=[\text{I}_2]=0.100-x$ and $[\text{HI}]=2x$. Substitute:

$$K_c=\frac{(2x)^2}{(0.100-x)^2}=50\;\Rightarrow\;\frac{2x}{0.100-x}=\sqrt{50}=7.07\;\Rightarrow\;x=0.078,$$

so $[\text{HI}]=2x=0.156\ \text{M}$. Taking the square root of both sides works here because the expression is a perfect square.

Español

Use an ICE table (Initial, Change, Equilibrium): rellene las cantidades iniciales, exprese el cambio usando $x$ con las relaciones molares, luego sustituya en la expresión de $K$ y resuelva para $x$. Cuando $K$ es pequeño, la aproximación "$x$ es despreciable" suele simplificar el álgebra.

Ejemplo resuelto. Para $\text{H}_2+\text{I}_2\rightleftharpoons2\text{HI}$ con $K_c=50$, empieza con $0.100\ \text{M}$ de H$_2$ y de I$_2$. La tabla de concentraciones iniciales, cambios y equilibrio da $[\text{H}_2]=[\text{I}_2]=0.100-x$ y $[\text{HI}]=2x$ en el equilibrio. Sustituye:

$$K_c=\frac{(2x)^2}{(0.100-x)^2}=50\;\Rightarrow\;\frac{2x}{0.100-x}=\sqrt{50}=7.07\;\Rightarrow\;x=0.078,$$

por lo tanto $[\text{HI}]=2x=0.156\ \text{M}$. Tomar la raíz cuadrada en ambos lados funciona aquí porque la expresión es un cuadrado perfecto.

7.8

Representations of Equilibrium · ⁨Representaciones del equilibrio⁩

Syllabus

English

Learning Objective 7.8.A: Represent a system undergoing a reversible reaction with a particulate model.

7.8.A.1 Particulate representations can be used to describe the relative numbers of reactant and product particles present prior to and at equilibrium, and the value of the equilibrium constant.

Español

Objetivo de Aprendizaje 7.8.A: Representar un sistema que experimenta una reacción reversible mediante un modelo particulado.

7.8.A.1 Las representaciones particuladas pueden utilizarse para describir los números relativos de partículas de reactivo y producto presentes antes y en el equilibrio, así como el valor de la constante de equilibrio.

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English

A particulate picture at equilibrium shows a fixed mix of reactant and product particles. Graphs of concentration vs time level off (never reaching zero) once equilibrium is reached – both curves flatten at the same moment.

Español

Una imagen particular en el equilibrio muestra una mezcla fija de partículas de reactivo y producto. Las gráficas de concentración vs tiempo se nivelan (nunca llegando a cero) una vez alcanzado el equilibrio – ambas curvas se aplanan al mismo momento.

7.9

Introduction to Le Chatelier's Principle · ⁨Introducción al principio de Le Chatelier⁩

Syllabus

English

Learning Objective 7.9.A: Identify the response of a system at equilibrium to an external stress, using Le Châtelier's principle.

7.9.A.1 Le Châtelier's principle can be used to predict the response of a system to stresses such as addition or removal of a chemical species, change in temperature, change in volume/pressure of a gas-phase system, or dilution of a reaction system.
7.9.A.2 Le Châtelier's principle can be used to predict the effect that a stress will have on experimentally measurable properties such as pH, temperature, and color of a solution.

Español

Objetivo de aprendizaje 7.9.A: Identificar la respuesta de un sistema en equilibrio ante una perturbación externa, utilizando el principio de Le Châtelier.

7.9.A.1 El principio de Le Châtelier puede utilizarse para predecir la respuesta de un sistema ante perturbaciones tales como la adición o extracción de una especie química, el cambio de temperatura, el cambio de volumen/pressione en un sistema en fase gaseosa, o la dilución del sistema de reacción.
7.9.A.2 El principio de Le Châtelier puede utilizarse para predecir el efecto que tendrá una perturbación sobre propiedades medibles experimentalmente, como el pH, la temperatura y el color de una solución.

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Fuente: College Board AP Course and Exam Description⁩

English

Le Chatelier's principle

Le Chatelier's principle 勒沙特列原理: if you disturb a system at equilibrium, it shifts to partly counteract the change. Adding a reactant shifts forward; removing product shifts forward; increasing pressure (by reducing volume) shifts toward the side with fewer gas moles; raising temperature shifts in the endothermic direction.

Español

Principio de Le Chatelier

Principio de Le Chatelier 勒沙特列原理: si usted perturba un sistema en equilibrio, este se desplaza para contrarrestar parcialmente el cambio. Añadir un reactivo desplaza hacia adelante; eliminar producto desplaza hacia adelante; aumentar la presión (reduciendo el volumen) desplaza hacia el lado con menos moles de gas; elevar la temperatura desplaza en la dirección endotérmica.

Principio de Le Chatelier: el equilibrio se desplaza para oponerse al cambio realizado

Una planta de amoníaco: equilibrios industriales como el proceso Haber se impulsan por presión, temperatura y catalizadores — Una planta de amoníaco: equilibrios industriales como el proceso Haber son impulsados por presión, temperatura y catalizadores

Explore · ⁨Explorar⁩

Perturbar un equilibrio

Principio de Le Chatelier: un equilibrio se desplaza para oponerse a un cambio. Añada reactivo, cambie la presión o la temperatura y observe cómo se mueve la posición del equilibrio.

Vocabulary · ⁨Vocabulario⁩ Train · ⁨Entrenar⁩

English · ⁨Inglés⁩	Chinese · ⁨Chino⁩	Pinyin
reversible reaction/rɪˈvɜːsɪbl rɪˈækʃn/	可逆反应	kě nì fǎn yìng
Chemical equilibrium/ˈkemɪkl ˌiːkwɪˈlɪbrɪəm/	化学平衡	huà xué píng héng
reaction quotient/rɪˈækʃn ˈkwəʊʃənt/	反应商	fǎn yìng shāng
equilibrium constant/ˌiːkwɪˈlɪbrɪəm ˈkɒnstənt/	平衡常数	píng héng cháng shù
Le Chatelier's principle/lə ˈtʃeɪtlɪəz ˈprɪnsɪpl/	勒沙特列原理	lēi shā tè liè yuán lǐ
solubility product/ˌsɒljuːˈbɪlɪti ˈprɒdʌkt/	溶度积	róng dù jī

7.10

The Reaction Quotient and Le Chatelier's Principle · ⁨El cociente de reacción y el principio de Le Chatelier⁩

Syllabus

English

Learning Objective 7.10.A: Explain the relationships between $Q$, $K$, and the direction in which a reversible reaction will proceed to reach equilibrium.

7.10.A.1 A disturbance to a system at equilibrium causes $Q$ to differ from $K$, thereby taking the system out of equilibrium. The system responds by bringing $Q$ back into agreement with $K$, thereby establishing a new equilibrium state.
7.10.A.2 Some stresses, such as changes in concentration, cause a change in $Q$ only. A change in temperature causes a change in $K$. In either case, the concentrations or partial pressures of species redistribute to bring $Q$ and $K$ back into equality.

Español

Objetivo de Aprendizaje 7.10.A: Explicar las relaciones entre $Q$, $K$ y la dirección en que procederá una reacción reversible para alcanzar el equilibrio.

7.10.A.1 Una perturbación en un sistema en equilibrio provoca que $Q$ difiera de $K$, sacando así al sistema del equilibrio. El sistema responde llevando $Q$ nuevamente a la concordancia con $K$, estableciendo así un nuevo estado de equilibrio.
7.10.A.2 Algunas perturbaciones, como los cambios en la concentración, provocan únicamente un cambio en $Q$. Un cambio en la temperatura provoca un cambio en $K$. En ambos casos, las concentraciones o presiones parciales de las especies se redistribuyen para igualar nuevamente $Q$ y $K$.

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Fuente: College Board AP Course and Exam Description⁩

English

You can justify every Le Chatelier shift with $Q$ versus $K$: a disturbance changes $Q$, and the system reacts to bring $Q$ back to $K$. This quantitative view backs up the qualitative rule and is the fuller answer on the exam.

Español

Usted puede justificar cada desplazamiento de Le Chatelier con $Q$ versus $K$: una perturbación cambia $Q$, y el sistema reacciona para traer $Q$ de vuelta a $K$. Esta vista cuantitativa respalda la regla cualitativa y es la respuesta más completa en el examen.

Explore · ⁨Explorar⁩

Comparar Q con K

Si el cociente de reacción $Q, favorece la reacción directa; $Q>K$ favorece la inversa. Perturbe el sistema y observe cómo regresa hacia $Q=K$.

7.11 7.12

Introduction to Solubility Equilibria · ⁨Introducción a los equilibrios de solubilidad⁩

Syllabus

English

Learning Objective 7.11.A: Calculate the solubility of a salt based on the value of $K_{sp}$ for the salt.

7.11.A.1 The dissolution of a salt is a reversible process whose extent can be described by $K_{sp}$, the solubility-product constant.
7.11.A.2 The solubility of a substance can be calculated from the $K_{sp}$ for the dissolution process. This relationship can also be used to predict the relative solubility of different substances.
7.11.A.3 The solubility rules (see 4.7.A.5) can be quantitatively related to $K_{sp}$, in which $K_{sp}$ values $>1$ correspond to soluble salts.
7.11.A.4 The molar solubility of one or more species in a saturated solution can be used to calculate the $K_{sp}$ of a substance.

Español

Objetivo de aprendizaje 7.11.A: Calcular la solubilidad de una sal basándose en el valor de $K_{sp}$ para la sal.

7.11.A.1 La disolución de una sal es un proceso reversible cuya extensión puede describirse mediante $K_{sp}$, la constante del producto de solubilidad.
7.11.A.2 La solubilidad de una sustancia se puede calcular a partir del $K_{sp}$ para el proceso de disolución. Esta relación también se puede utilizar para predecir la solubilidad relativa de diferentes sustancias.
7.11.A.3 Las reglas de solubilidad (ver 4.7.A.5) se pueden relacionar cuantitativamente con $K_{sp}$, en las que los valores de $K_{sp}$ $>1$ corresponden a sales solubles.
7.11.A.4 La solubilidad molar de una o más especies en una solución saturada se puede utilizar para calcular el $K_{sp}$ de una sustancia.

English

Learning Objective 7.12.A: Identify the solubility of a salt, and/or the value of $K_{sp}$ for the salt, based on the concentration of a common ion already present in solution.

7.12.A.1 The solubility of a salt is reduced when it is dissolved into a solution that already contains one of the ions present in the salt. The impact of this "common-ion effect" on solubility can be understood qualitatively using Le Châtelier's principle or calculated from the $K_{sp}$ for the dissolution process.

Español

Objetivo de aprendizaje 7.12.A: Identificar la solubilidad de una sal y/o el valor de $K_{sp}$ para la sal, en función de la concentración de un ion común ya presente en la solución.

7.12.A.1 La solubilidad de una sal se reduce cuando se disuelve en una solución que ya contiene uno de los iones presentes en la sal. El impacto de este "efecto del ion común" sobre la solubilidad puede entenderse cualitativamente mediante el principio de Le Châtelier o calcularse a partir del $K_{sp}$ para el proceso de disolución.

Source: College Board AP Course and Exam Description · ⁨Fuente: College Board AP Course and Exam Description⁩

English

For a slightly soluble salt, the solubility product 溶度积 $K_{sp}$ is the equilibrium constant for its dissolving:

$$\text{M}_a\text{X}_b(s)\rightleftharpoons a\,\text{M}^{b+}+b\,\text{X}^{a-},\qquad K_{sp}=[\text{M}^{b+}]^a[\text{X}^{a-}]^b.$$

A smaller $K_{sp}$ means less soluble. The common-ion effect – adding an ion already in the salt – pushes the equilibrium back and lowers solubility.

Worked example. Silver chloride has $K_{sp}=1.8\times10^{-10}$. If its molar solubility is $s$, then $[\text{Ag}^+]=[\text{Cl}^-]=s$, so $K_{sp}=s^2$ and

$$s=\sqrt{1.8\times10^{-10}}=1.3\times10^{-5}\ \text{M}.$$

Adding NaCl (a common ion) would raise $[\text{Cl}^-]$, forcing $s$ down – far less AgCl would dissolve.

Español

Para una sal ligeramente soluble, el producto de solubilidad 溶度积 $K_{sp}$ es la constante de equilibrio para su disolución:

$$\text{M}_a\text{X}_b(s)\rightleftharpoons a\,\text{M}^{b+}+b\,\text{X}^{a-},\qquad K_{sp}=[\text{M}^{b+}]^a[\text{X}^{a-}]^b.$$

Un ⟨$K_{sp}$⟩ más pequeño significa menor solubilidad. El efecto del ion común – añadir un ion ya presente en la sal – empuja el equilibrio hacia atrás y disminuye la solubilidad.

Ejemplo resuelto. El cloruro de plata tiene $K_{sp}=1.8\times10^{-10}$. Si su solubilidad molar es $s$, entonces $[\text{Ag}^+]=[\text{Cl}^-]=s$, por lo que $K_{sp}=s^2$ y

$$s=\sqrt{1.8\times10^{-10}}=1.3\times10^{-5}\ \text{M}.$$

Añadir NaCl (un ion común) elevaría $[\text{Cl}^-]$, forzando $s$ hacia abajo – se disolvería mucho menos AgCl.

7.11 7.12

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English

At equilibrium the forward and reverse rates are equal, but the amounts are usually not.
Leave pure solids and liquids out of the $K$ expression; a large $K$ favours products, a small $K$ favours reactants.
Apply Le Chatelier: add reactant → shift forward; raise pressure → shift toward fewer gas moles; raise temperature → shift in the endothermic direction.
A catalyst does not shift the position of equilibrium — it only speeds the approach.
Use an ICE table for equilibrium concentrations, and the small-$x$ approximation when $K$ is small.

Español

En el equilibrio, las tasas directa e inversa son iguales, pero las cantidades por lo general no lo son.
Excluya los sólidos puros y líquidos de la expresión $K$; un $K$ grande favorece a los productos, un $K$ pequeño favorece a los reactivos.
Aplique el Principio de Le Chatelier: añadir reactante → desplazamiento hacia adelante; aumentar la presión → desplazamiento hacia menor número de moles gaseosos; aumentar la temperatura → desplazamiento en la dirección endotérmica.
Un catalizador no desplaza la posición del equilibrio — solo acelera el acercamiento al mismo.
Utilice una tabla ICE para concentraciones en equilibrio, y la aproximación pequeña de $x$ cuando $K$ sea pequeño.

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