Tablas RICE

Tablas RICE de equilibrio

Antes de sumergirnos en la tabla RICE, repasemos los conceptos básicos de equilibrio dinámico y constante de equilibrio. Cuando una reacción química alcanza un punto en el que las concentraciones de reactivo y de producto ya no cambian (permanecen constantes), ha alcanzado el equilibrio.

Cuando una reacción alcanza el equilibrio no significa que la reacción se haya detenido, sólo significa que está reaccionando en ambas direcciones al mismo ritmo. En otras palabras, ¡la velocidad de avance y la velocidad de retroceso de la reacción son iguales!

$$ A \rightleftharpoons B $$

La figura 1 muestra una gráfica de Concentración frente a tiempo para el reactante A y el producto B. Observa que el reactante A pasó de tener una concentración de 0,7 M a una concentración de 0,3 M, mientras que el producto B pasó de tener una concentración de 0 M a tener una concentración de 0,2 M.

Figura 1. Gráfico de concentración frente al tiempo para A y B, Isadora Santos - StudySmarter Originals.

Por tanto, el cambio en la concentración de A es igual a - 0,4 M, mientras que el cambio en la concentración de B es de + 0,2 M. Puesto que A ha disminuido el doble de lo que ha aumentado B, significa que para producir una B necesitamos dos A.

$$ \color {orquídea} 2 \color {negro} de A_(aq)} a B_(aq)} $$

Ahora bien, la constante de equilibrio (_Keq) es simplemente la relación entre la concentración de productos y la concentración de reactivos en el equilibrio.

• Si K es mayor que 1, entonces se favorecen los productos (y se favorece el sentido de avance).
• Si K es menor que 1, se favorece a los reactantes (y se favorece el sentido de reserva).

$$ K_{eq} = \frac{[Productos]}{[Reactantes]} $$

En este caso, la constante de equilibrio es

$$ K_{eq} = \frac{[Productos]}{[Reactivos]} = \frac{[B]}{[A]^{color}{orquídea} \textbf{2}} = \frac{[0,2]}{[0,3]^{\color {orchid}2}}=2,2 $$

Veamos un ejemplo:

Cuando se trata de cálculos de equilibrio químico, podemos utilizar las tablas RICE para mostrar la concentración inicial, el cambio de concentración y la concentración en el equilibrio de reactantes y productos en una reacción química.

Tablas RICE: Significado

Empecemos por ver el significado de las tablas RICE. En el término RICE, R significa "reacción", I significa "concentraciones iniciales", C significa "cambio en la concentración" y E significa "concentración de equilibrio".

Como ejemplo, supongamos que tenemos una reacción química en la que 1,50 mol de N2_y 3,50 mol de _H2 se dejan llegar al equilibrio en un recipiente de 1 L a 700 °C para formar _NH3 como producto. Calculemos la constante de equilibrio para esta reacción si la concentración de equilibrio del _2NH3 es de 0,540 M.

$$ N_{2}(g) + \color {orchid}3 \color{black }text{ }H_{2}(g)\color {orchid}2 \color{black}text{ }NH_{3}(g) $$

Paso 1: Construye una tabla RICE para hallar la concentración de equilibrio de_CO2.

Lo primero que tenemos que hacer es dibujar la tabla RICE, como se ve en la figura siguiente. El mejor lugar para construirla es debajo de la reacción química.

Figura 2. Una tabla RICE vacía, Isadora Santos- StudySmarter Originals.

Paso 2. Rellena las filas con los valores de concentración inicial, cambio de concentración y concentraciones de equilibrio.

En la fila I , tenemos que sumar las concentraciones iniciales de los reactantes y los productos. La concentración inicial de _N2 es de 1,50 mol/L, mientras que la concentración inicial de _H2 es de 3,50 mol/L. Para el producto _NH3, podemos añadir simplemente 0 porque al inicio de la reacción aún no se ha formado ningún producto.

En la fila C, tenemos que escribir el cambio de concentración debido a la reacción utilizando los coeficientes estequiométricos de reacción dados. "x" representa el cambio en la concentración.

• N2_tiene un coeficiente de 1.
• El _H2 tiene un coeficiente de 3.
• _NH3 tiene un coeficiente de 2.

Por último, tenemos que rellenar la fila E sumando las concentraciones de reactivo y producto en el equilibrio en función de la concentración inicial y su cambio en x.

Figura 3. Cómo rellenar una tabla RICE, Isadora Santos - StudySmarter Originals.

Paso 3. Determina la expresión de equilibrio para la reacción.

Ahora tenemos que escribir la expresión de equilibrio para la reacción química.

$$ K_{eq} = \frac{[Productos]}{[Reactivos]} = \frac{[NH_{3}]^{color {orchid}textbf{2}}[N_{2}][H_{2}]^{color {orchid}textbf{3}} $$

Paso 4. Resolver la constante de equilibrio (_Keq)

Ahora que conocemos la ecuación de equilibrio de esta reacción química, podemos resolver la_Keq. Pero antes, fíjate en que el problema nos dice que la concentración de equilibrio del _NH3 es 0,540 M. Por tanto, podemos utilizarla para resolver "x".

$$ [NH_{3}]_{eq} = + 2x = 0,540 \text { }M $$ $$x = 0,270\text { } M$$

Ahora que conocemos el valor de x, podemos resolver finalmente la constante de equilibrio (_Keq).

$$ K_{eq} = \frac {[NH_{3}]^{color {orchid}\textbf{2}}[N_{2}][H_{2}]^{color {orchid}\textbf{3}} = \frac {[0.540 ]^[1,50 - 0,270][3,50 -0,270]^[1,50 - 0,270]^[1,50 - 0,270][3,50 -0,270]^[1,50 - 0,270][1,50 - 0,270][3,50 -0,270]^[1,50 - 0,270][3,50 -0,270] = 0,0122 $$

Tablas RICE: ejemplos

Ahora vamos a resolver otro ejemplo utilizando las tablas RICE.

En un recipiente de 1,0 L, se añaden 4 moles de NO y se deja que se alcance el equilibrio para la reacción que se indica a continuación. En el equilibrio, hay 1,98 moles de _N2 presentes. Determina cuántos moles de NO hay presentes en la mezcla en el equilibrio.

$$ \color {orquídea} 2 \color {negro} \text{ NO} (g) \rightleftharpoons \text{N}_{2} (g)\text{ + O}_{2} (g) $$

En primer lugar, tenemos que construir una tabla de hielo y rellenarla con la información que nos da la pregunta. Observa que la única concentración inicial que tenemos es la de NO porque, en este punto de la reacción, ¡no hay productos!

Figura 4. Ejemplo de tabla RICE, Isadora Santos - StudySmarter Originals.

Como la cantidad de _N2 en el equilibrio nos viene dada, podemos utilizarla para resolver x.

$$ 0 +x = 1,98 $$ $$ x = 1,98 $$

Ahora que tenemos el valor de x, podemos determinar la concentración de NO en el equilibrio, que determinamos que era 4 - 2x.

$$ [NO]_{eq} = 4 - 2x = 4-2(1,98) $$ $$ x = 0,04{text} M $$

Tabla RICE: Problemas de práctica

Ahora que has aprendido a rellenar una tabla RICE, vamos a ver un problema práctico sobre presiones par ciales y equilibrio.

Supón que tienes un recipiente cargado con 2 atm de H₂ y 2 atm de _Cl2. En equilibrio, se dice que la presión parcial del HCl es de 3 atm. ¿Cuál es la constante de equilibrio para la siguiente reacción? ¡Averigüémoslo!

$$H_{2}(g)\text{ + }Cl_{2} (g) \rightleftharpoons \text{ } \color {orquídea} 2\color{negro} \HCl (g)$$

Como en todos los demás problemas que hemos visto, tenemos que rellenar una tabla RICE.

Figura 5. Tabla RICE para un ejemplo que utiliza presiones parciales, Isadora Santos - StudySmarter Originals.

Como nos dieron la presión parcial de equilibrio del HCl (3 atm), podemos utilizarla para resolver "x".

$$2x=3\text{ atm}$$ $$x = 1,5 \text{ atm}$$

Ahora que tenemos "x", podemos resolver la constante de equilibrio de la reacción.

$$ K_{P}=\frac{[P_{HCl}]^{color {orquídea}2}[P_{H_{2}}[P_{Cl_2}}=\frac[3 ]^{color {orquídea}2}[2-1,5][2-1,5]} = 36 $$$

Tablas RICE: Repasa

Para simplificar las cosas, vamos a hacer un sencillo repaso sobre las tablas RICE que te ayudará a repasar para tu examen de química.

1. Cuando trates con concentraciones de equilibrio y constantes de equilibrio, debes utilizar siempre una tabla RICE para ayudarte en tus cálculos.
2. Al escribir la expresión de equilibrio de una reacción química, ignora los compuestos/moléculas en estado sólido o líquido.

Ahora, ¡espero que te sientas más seguro de tu capacidad para abordar problemas en los que intervengan tablas RICE!