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⚖️ Equilibrio Químico — Energía Libre, Cociente de Reacción y Le Chatelier

Simulador interactivo de equilibrio químico. Ajusta ΔH°, ΔS°, la temperatura y las concentraciones. Observa la curva G(Q), sigue el cociente de reacción, anima las concentraciones ICE y explora la gráfica de van't Hoff.

Química y Materiales3DFácil60 FPS

Acerca de esta simulación

Esta simulación modela una reacción reversible general aA + bB ⇌ cC + dD y te permite observar cómo el equilibrio químico emerge de la termodinámica en lugar de simplemente entregarte un valor de K. Establece ΔH°, ΔS°, la temperatura y las concentraciones iniciales, y observa cómo la curva de energía libre frente al cociente de reacción G(Q), la tabla de concentraciones ICE (Inicial-Cambio-Equilibrio), una gráfica de van't Hoff y los desplazamientos de Le Chatelier en vivo se actualizan todos juntos.

🔬 Qué muestra

ΔG° = ΔH° − TΔS° establece el cambio de energía libre estándar, que fija K = exp(−ΔG°/RT). La pestaña G(Q) grafica la energía libre en función del cociente de reacción Q, con el mínimo situado exactamente en Q = K — el punto de equilibrio. La pestaña van't Hoff grafica ln K frente a 1/T, y la tabla ICE sigue cómo las concentraciones iniciales [A]₀, [B]₀ se desplazan hacia sus valores de equilibrio mediante el grado de avance de reacción ξ.

🎮 Cómo usarlo

Arrastra ΔH° y ΔS° para cambiar la termodinámica de la reacción, T para cambiar la temperatura, y los coeficientes estequiométricos a, b, c, d para cambiar la forma balanceada de la reacción. Ajusta [A]₀ y [B]₀ para fijar las concentraciones iniciales. Cambia entre las pestañas G(Q) y van't Hoff para ver el mismo equilibrio desde dos perspectivas distintas.

💡 ¿Sabías que…?

La constante de equilibrio K no es simplemente un número empírico — es matemáticamente el cociente exacto Q en el que la curva de energía libre G(Q) alcanza su mínimo. Por eso una reacción siempre se relaja hacia K sin importar desde qué lado comience: cualquier Q alejado de K se encuentra en una pendiente de la curva G(Q), y el sistema desciende hasta que Q = K.

Preguntas frecuentes

¿Qué determina si K es mayor o menor que 1?

K = exp(−ΔG°/RT). Un ΔG° negativo (reacción directa espontánea) da K > 1, favoreciendo a los productos en el equilibrio; un ΔG° positivo da K < 1, favoreciendo a los reactivos. Dado que ΔG° = ΔH° − TΔS°, tanto la entalpía como la entropía — y la temperatura — determinan conjuntamente qué lado gana.

¿Por qué la curva G(Q) tiene un mínimo, y por qué se sitúa en Q = K?

La energía libre en función de Q combina el término fijo ΔG° con un término de entropía de mezcla (RT ln Q) que diverge tanto en Q→0 como en Q→∞, garantizando un mínimo interior. Igualar la derivada dG/dQ a cero y resolver reproduce exactamente ΔG° + RT ln K = 0, es decir, el mínimo es el punto de equilibrio por construcción.

¿Cómo relaciona la gráfica de van't Hoff ln K con la temperatura?

La ecuación de van't Hoff ln K = −ΔH°/(RT) + ΔS°/R predice una línea recta cuando se grafica ln K frente a 1/T, con pendiente −ΔH°/R y ordenada al origen ΔS°/R. Así es exactamente como se miden experimentalmente ΔH° y ΔS°: se ejecuta la reacción a varias temperaturas, se grafica ln K frente a 1/T, y se leen la pendiente y la ordenada al origen.

¿Qué representan la tabla ICE y el grado de avance de la reacción ξ?

ICE significa Inicial, Cambio, Equilibrio — un método contable en el que la concentración de cada especie cambia según su coeficiente estequiométrico multiplicado por un único grado de avance de reacción ξ. Resolver el ξ que satisface K = Q en el equilibrio da la concentración de equilibrio de cada especie en un solo paso, que es exactamente lo que la tabla ICE de la simulación muestra en vivo.

¿Cómo se manifiesta el principio de Le Chatelier en esta simulación?

Cambiar [A]₀ o [B]₀ desplaza Q lejos de K, y la simulación recalcula inmediatamente ξ para que el sistema se relaje de vuelta hacia K — consumiendo visiblemente la especie añadida y formando más del otro lado, o viceversa. Esto convierte el principio de Le Chatelier en algo computable en lugar de una simple regla cualitativa.

⚙ Bajo el capó

Ajusta ΔH°, ΔS°, T y las concentraciones. Observa la curva G(Q), las concentraciones ICE, la gráfica de van't Hoff y los desplazamientos de Le Chatelier en tiempo real.

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