Estado estacionario (química)
En química , un estado estacionario es una situación en la que todas las variables de estado son constantes a pesar de los procesos en curso que se esfuerzan por cambiarlas. Para que un sistema completo esté en estado estacionario, es decir, para que todas las variables de estado de un sistema sean constantes, debe haber un flujo a través del sistema (compárese con el balance de masa ). Un ejemplo sencillo de un sistema de este tipo es el caso de una bañera con el grifo abierto pero con el desagüe desenchufado: después de cierto tiempo, el agua entra y sale al mismo ritmo, por lo que el nivel del agua (la variable de estado Volumen) se estabiliza. y el sistema está en estado estacionario.
El concepto de estado estacionario es diferente del de equilibrio químico . Aunque ambos pueden crear una situación en la que la concentración no cambia, en un sistema en equilibrio químico, la velocidad de reacción neta es cero (los productos se transforman en reactivos a la misma velocidad que los reactivos se transforman en productos), mientras que tal limitación no existe en el sistema estacionario. concepto de estado. De hecho, no tiene que haber ninguna reacción para que se desarrolle un estado estacionario.
El término estado estacionario también se usa para describir una situación en la que algunas, pero no todas, las variables de estado de un sistema son constantes. Para que se desarrolle tal estado estacionario, el sistema no tiene que ser un sistema de flujo. Por lo tanto, dicho estado estacionario puede desarrollarse en un sistema cerrado donde tienen lugar una serie de reacciones químicas. La literatura en cinética química generalmente se refiere a este caso, llamándolo aproximación de estado estacionario .
En sistemas simples, las variables de estado se aproximan al estado estacionario disminuyendo o aumentando gradualmente hasta que alcanzan su valor de estado estacionario. En sistemas más complejos, la variable de estado puede fluctuar alrededor del estado estacionario teórico, ya sea para siempre (un ciclo límite ) o acercándose gradualmente más y más. En teoría, se necesita un tiempo infinito para alcanzar el estado estacionario, al igual que se necesita un tiempo infinito para alcanzar el equilibrio químico.
Sin embargo, ambos conceptos son aproximaciones de uso frecuente debido a las simplificaciones matemáticas sustanciales que ofrecen estos conceptos. Que estos conceptos puedan utilizarse o no depende del error que introduzcan las suposiciones subyacentes. Entonces, aunque un estado estacionario, desde un punto de vista teórico, requiere impulsores constantes (por ejemplo, tasa de flujo de entrada constante y concentraciones constantes en el flujo de entrada), el error introducido al asumir un estado estacionario para un sistema con impulsores no constantes puede ser insignificante si el estado estacionario se acerca lo suficientemente rápido (en términos relativos).
La aproximación del estado estacionario , [1] ocasionalmente llamada aproximación del estado estacionario o aproximación del estado cuasi-estacionario de Bodenstein , implica establecer la tasa de cambio de un intermedio de reacción en un mecanismo de reacción igual a cero para que las ecuaciones cinéticas se puedan simplificar. estableciendo la velocidad de formación del intermedio igual a la velocidad de su destrucción.
