En el post anterior hice referencia a la expresión de la constante de equilibrio en función a las concentraciones de las especies conocida como K_c y su utilidad. Sin embargo, cuando las especies que participan en una reacción determinada son gaseosas, resulta más práctico medir sus presiones, y a partir de ellas calcular también la constante de la reacción conocida en este caso como K_p.

A continuación describiré como se puede expresar K_p y la relación existe con K_c.

¡Les invito a leer!

Fuente: @yusvelasquez

¿Cómo se expresa Kp?
Si se tiene por ejemplo una reacción escrita en forma general como la que sigue:

La expresión de K_p viene dada por:



Como se puede observar, la constante K_p sigue la misma forma que K_c, los productos van en el numerador y los reactivos en el denominador y cada especie se eleva al coeficiente estequiométrico que lo acompaña en la ecuación química balanceada, sólo que en este caso se emplean las presiones parciales en el equilibrio.

Veamos el siguiente ejemplo:

Fuente:@yusvelasquez

Para la reacción de descomposición del PCl₅ la expresión de Kp viene dada por:

Consideremos ahora la relación que existe entre Kc y Kp

Existe una expresión que relaciona ambas constantes. A continuación veamos su deducción:
Si partimos de la ecuación de gas ideal:

Se puede observar que la presión de un gas es directamente proporcional a su concentración (n/V) por lo que se puede expresar K en función a las presiones parciales en un equilibrio.

Continuaremos con la reacción general:

Sustituiremos la expresión de presión parcial en la expresión de K_p

Se reordenan los términos



Se puede observar que las concentraciones se pueden agrupar en la expresión de K_c

Si analizamos bien la expresión se puede observar que:

Por lo que es muy importante que la ecuación química esté correctamente balanceada.
Veamos el siguiente ejemplo:

Fuente:@yusvelasquez

Como observamos ya la reacción está balanceada. Del lado de los productos se tienen 2 moles gaseosos y del lado de los reactivos 2 moles gaseosos.
Para esta reacción ∆n se calcula de la siguiente forma:

Otro aspecto importante a considerar es la relación que podemos establecer entre Kc y Kp para el cálculo de concentraciones y presiones.

Por ejemplo, ¿Cómo calcular K_p y presiones en el equilibrio a partir de concentraciones ?
Veamos el siguiente ejemplo:

Las concentraciones en el equilibrio son:
[H₂]= 2.4 *10^-4
[I₂]= 2.4 *10^-4
[HI]=1.76 *10^-3
En este caso podemos dar respuesta a la pregunta planteada en primer lugar calculando Kc con las concentraciones en el equilibrio, seguidamente podemos hacer uso de la relacion Kp y Kc para calcular Kp y finalmente con las concentraciones en el equilibrio, la constante de los gases y la temperatura se pueden calcular las presiones en el equilibrio.

A continuación se muestran los cálculos involucrados:

Este es un ejemplo de que a partir de las concentraciones se puede calcular K_p y presiones, también se puede trabajar de forma inversa partiendo de las presiones y K_p por lo que se pueden resolver variedad de ejercicios.

Entre las conclusiones más destacadas se puede hacer referencia a la importancia de trabajar con la expresión de Kp en el caso de mezclas gaseosas ya que la presión se puede medir directamente, así como tambien la importancia del conocimiento de la relación entre Kp y Kc y la ley de los gases para la conversión de presiones a concentraciones y viceversa.

¡Hasta aquí por los momentos. Espero les sea muy útil el contenido desarrollado, gracias por leer!

Referencias
• Atkins, J. (2006). Principios de Química. Los caminos del descubrimiento.
• Whitten K. y Gailey, K. (1985). Química General. México: Nueva Editoral Interamericana.