Equilibrio químico en la PAU: Kc, Kp y la tabla que puntúa

Para resolver cualquier problema de equilibrio químico montas una tabla con tres filas, moles iniciales, cambio y equilibrio, escribes las cantidades finales en función de una incógnita x y las sustituyes en la expresión de la constante. Kc lleva concentraciones y Kp presiones parciales, y se relacionan por Kp = Kc·(RT)^Δn, donde Δn cuenta solo los moles de gas. Si Δn = 0, Kp y Kc valen lo mismo.

Ese procedimiento es el que puntúa, y es el mismo en todos los problemas del tema. Aquí lo tienes paso a paso con un examen real, más el principio de Le Châtelier, que es el apartado teórico seguro, y los errores que los criterios castigan. Si el equilibrio te parece un laberinto, no es cosa tuya: es un tema con muchas magnitudes que se parecen, y en cuanto ves que todas salen de la misma tabla deja de serlo.

Qué te pide el examen exactamente

En Madrid el equilibrio químico apareció en doce de los trece exámenes de 2021 a 2026 y suele ocupar la pregunta 4. Los enunciados usan estos verbos:

«Calcule las concentraciones (o los moles, o las presiones parciales) en el equilibrio.»
«Determine el grado de disociación α.»
«Obtenga Kc y Kp.»
«Calcule la presión total.»
«Justifique cómo se modifica el equilibrio (o el rendimiento) al variar la temperatura, la presión, el volumen, la concentración, o al añadir un gas inerte.»

Los cuatro primeros salen de la tabla. El último es Le Châtelier, y es razonamiento, no cálculo.

La explicación mínima suficiente

La constante de equilibrio

Para una reacción aA + bB ⇌ cC + dD, la ley de acción de masas da:

Kc = [C]^c·[D]^d / ([A]^a·[B]^b)

Kp tiene la misma forma con presiones parciales. Dos reglas que hay que tener automatizadas: los sólidos y los líquidos puros no aparecen en la expresión, porque su concentración es constante; y cada especie va elevada a su coeficiente estequiométrico.

La relación entre las dos constantes es Kp = Kc·(RT)^Δn, con Δn = moles de gas en productos menos moles de gas en reactivos, R = 0,082 atm·L/(mol·K) y T en kelvin.

La tabla: inicial, cambio, equilibrio

Se monta siempre igual. En la fila inicial, lo que hay al principio. En la fila de equilibrio, lo inicial más o menos lo que ha reaccionado, con los coeficientes de la ecuación multiplicando a x. Después sustituyes en Kc (dividiendo los moles por el volumen) y despejas x.

El grado de disociación α es la fracción del reactivo que se ha disociado: α = x/n₀, con x los moles de reactivo que han reaccionado. Si de 1 mol se disocian 0,40, α = 0,40, un 40 %.

Un examen real resuelto paso a paso

Es el problema del modelo de 2026 de Madrid, convocatoria de reserva. En un recipiente de 5,0 L se introducen 0,40 mol de HI a 360 °C. Se establece el equilibrio 2 HI ⇌ H₂ + I₂ con Kc = 0,040. Calcula las concentraciones en el equilibrio, el grado de disociación y Kp.

Paso 1. La tabla. Por cada 2x mol de HI que se disocian aparecen x mol de H₂ y x mol de I₂.

	HI	H₂	I₂
inicial (mol)	0,40	0	0
equilibrio (mol)	0,40 − 2x	x	x

Paso 2. Sustituye en Kc. Kc = [H₂]·[I₂] / [HI]² = (x/5,0)² / ((0,40 − 2x)/5,0)². Como hay los mismos moles de gas a cada lado, el volumen se cancela y queda Kc = x² / (0,40 − 2x)².

Paso 3. Despeja. Haciendo raíz cuadrada a los dos lados: √0,040 = 0,20 = x / (0,40 − 2x). Entonces 0,20·(0,40 − 2x) = x, es decir, 0,080 − 0,40x = x, y x = 0,080 / 1,40 = 0,057 mol.

Paso 4. Concentraciones. [HI] = (0,40 − 0,114) / 5,0 = 0,057 M. [H₂] = [I₂] = 0,057 / 5,0 = 0,011 M.

Paso 5. Grado de disociación. Se han disociado 2x = 0,114 mol de los 0,40 iniciales: α = 0,114 / 0,40 = 0,29, un 29 %.

Paso 6. Kp. Δn = (1 + 1) − 2 = 0, luego Kp = Kc·(RT)⁰ = Kc = 0,040.

Un detalle de método: sacar raíz cuadrada evita la ecuación de segundo grado, pero solo cuando los dos lados son cuadrados perfectos, como aquí.

Le Châtelier: el apartado teórico seguro

Si perturbas un sistema en equilibrio, se desplaza para oponerse a la perturbación.

Perturbación	El equilibrio se desplaza…
Aumenta la concentración de un reactivo	hacia los productos
Aumenta la presión (o baja el volumen)	hacia el lado con menos moles de gas
Baja la presión (o sube el volumen)	hacia el lado con más moles de gas
Sube la temperatura	hacia el lado endotérmico
Baja la temperatura	hacia el lado exotérmico
Catalizador	no lo desplaza, solo acelera llegar
Gas inerte a volumen y temperatura constantes	no lo afecta

Dos casos que Madrid pregunta una y otra vez. Uno: en una reacción exotérmica, bajar la temperatura desplaza hacia productos y mejora el rendimiento (síntesis del amoniaco o del metanol), y subir la temperatura hace que Kc disminuya. Dos: añadir un gas inerte a volumen constante no altera el equilibrio, porque las presiones parciales de las especies reactivas no cambian. Es la pregunta trampa del tema.

La temperatura es la única perturbación que cambia el valor de K. Las demás desplazan el equilibrio, pero K se mantiene.

Los errores que restan puntos

Meter sólidos o el agua en la expresión de K. No van.
Olvidar el exponente del coeficiente. El [NH₃] va al cuadrado en la síntesis del amoniaco.
Equivocar Δn en Kp = Kc·(RT)^Δn. Cuenta solo los moles gaseosos, y en el orden productos menos reactivos.
Confundir x con 2x. Si el coeficiente del reactivo es 2, se disocian 2x mol y el grado de disociación es 2x/n₀, no x/n₀.
Olvidar dividir por el volumen cuando Δn no es cero. En el HI se cancela; en la síntesis del amoniaco, no.
Creer que el catalizador o el gas inerte desplazan el equilibrio. No lo hacen.
Usar la temperatura en grados Celsius en Kp = Kc·(RT)^Δn o en pV = nRT. Siempre en kelvin.

El catálogo completo de despistes del examen está en errores típicos de Química en selectividad.

Autochequeo

Para N₂O₄(g) ⇌ 2 NO₂(g), ¿hacia dónde se desplaza el equilibrio si aumentas la presión total? ¿Por qué?
En N₂ + 3 H₂ ⇌ 2 NH₃, ¿cuánto vale Δn? ¿Kp es mayor o menor que Kc a 673 K?
Añades helio a volumen constante a un equilibrio entre gases. ¿Qué cambia?
En 2 HI ⇌ H₂ + I₂, si se han disociado 0,10 mol de 0,50 iniciales, ¿cuánto vale α?

Soluciones orientativas: 1) Hacia N₂O₄, el lado con menos moles de gas. 2) Δn = 2 − 4 = −2; como (RT)⁻² es menor que 1, Kp es menor que Kc. 3) Nada: las presiones parciales de los reactivos no cambian. 4) α = 0,10 / 0,50 = 0,20.

Repaso jugable

Completa las frases del tema antes de que caigan: constante, desplazamiento, Δn, gas inerte.

Preguntas frecuentes

¿Cuándo son iguales Kp y Kc?

Cuando Δn = 0, es decir, cuando hay los mismos moles de gas a los dos lados de la ecuación. Ocurre en 2 HI ⇌ H₂ + I₂ y en cualquier reacción en la que los coeficientes de los gases sumen igual a cada lado.

¿Qué es el grado de disociación y cómo se calcula?

Es la fracción del reactivo inicial que se ha disociado al llegar al equilibrio: α = moles disociados / moles iniciales, en tanto por uno o en porcentaje. Si el coeficiente del reactivo es 2, los moles disociados son 2x, no x.

¿Añadir un gas inerte desplaza el equilibrio?

A volumen y temperatura constantes, no: las presiones parciales de las especies que reaccionan no cambian. Es una de las preguntas que más se repiten en Madrid, precisamente porque la intuición dice lo contrario.

Sigue por aquí

El equilibrio completa lo que ya explicamos en la muestra de Química: enlace, ácido-base y redox con el mismo método. Si te examinas en Madrid, la preparación de Química para la PAU de la Comunidad de Madrid sigue la estructura real del examen, con la solubilidad, que es este mismo equilibrio con un sólido. Y si quieres que te acompañemos hasta junio, reserva tu plaza: 12 € por asignatura, hoy no pagas nada.