5.4 El principio de Le Chatelier
En la simulación siguiente puedes ver el efecto de los tres factores en casos sencillos. La simulación está en inglés (sencillo, aunque es posible que tengas que usar un diccionario para buscar algún término), y hace un visión a escala de partículas de cómo se alcanza el nuevo estado de equilibrio.
Elige cambiar la concentración, la presión o la temperatura. Observa cómo se modifican las cantidades de sustancia en el diagrama de barras que se muestra en cada caso y la evolución respectiva del número de partículas de cada tipo. Fíjate en que están implicadas sustancias de colores diferentes y se observan cambios de color que permiten saber hacia dónde evoluciona el sistema para volver a alcanzar el equilibrio.
|
|
Actividad
Evolución de los sistemas hacia el equilibrio
| Si aumenta (disminuye) la concentración de una sustancia | el sistema evoluciona en el sentido | en que se consume (se produce) esa sustancia |
| Si aumenta (disminuye)
la presión del sistema |
en que disminuye (aumenta) la cantidad de sustancia de gases | |
| Si aumenta (disminuye) la temperatura | endotérmico (exotérmico) |
Actividad
El principio de Le Chatelier
Los factores que influyen en la alteración de un sistema que está en equilibrio son:
- n, cantidad de sustancia de reactivos o productos.
- V, volumen del recipiente.
- P, presión total o parcial de los gases (se modifica poniendo o quitando sustancia, y también cambiando el volumen del recipiente).
- c, concentración de las sustancias (se modifica poniendo o quitando sustancia, y también cambiando el volumen del recipiente)
- T, temperatura.
Si T cambia, se modifica Keq, pero permanece constante Q (cociente de reacción). Si cambia cualquiera de los otros factores se modifica Q pero no Keq.
Si Q < Keq debe aumentar Q hasta que Q = Keq, con lo que el equilibrio se desplaza a la derecha.
Si Q > Keq debe disminuir Q hasta que Q = Keq, con lo que el equilibrio se desplaza a la izquierda.
Los catalizadores no modifican la situación de equilibrio alcanzada por un sistema: la composición en el equilibrio es la misma con o sin catalizador, pero el estado de equilibrio se alcanza antes.
AV - Pregunta de Elección Múltiple| T / ºC |
Kp |
| 400 | 1,5 10-4 |
| 600 | 2,1 10-6 |
Variación de la constante de equilibrio con la temperatura
Observa la siguiente tabla de datos, en la que se indican los valores de la constante de equilibrio a dos temperaturas diferentes para el sistema que establece el equilibrio A(g) ↔ B(g). ¿Qué puedes deducir de esos valores?
|
Que B tiene menos entalpía que A. | |
|
Que el proceso es endotérmico.
| |
|
Que Δn=0.
| |
|
Que no hay catalizador a la temperatura mayor.
|
Actividad de Lectura
Desplazamiento de equilibrios químicos
Vas a utilizar los dos simuladores siguientes para analizar el efecto de la temperatura y del volumen del recipiente (de la presión) en dos reacciones muy conocidas.
Escribe los equilibrios correspondientes, modifica los valores de T y V y justifica los cambios observados en la composición de la mezcla de gases (fíjate tanto en los números de partículas como en las concentraciones, así como en la variación de la Kc).
|
|
|
|
Actividad
Δn en el equilibrio químico entre gases
Si Δn = 0 siendo Δn = ΣnP - ΣnR la variación estequiométrica de la cantidad de sustancia en una reacción química:
- El volumen del sistema no influye en la composición de equilibrio, por lo que no es necesario tener ese dato para determinar la composición de equilibrio sabiendo la inicial.
- Como Kp = Kc (RT)Δn las dos constantes de equilibrio tienen el mismo valor numérico y Kp = Kc .
- La
presión total producida por el sistema es la misma desde el comienzo
del proceso hasta que se alcanza el equilibrio, ya que como no cambia
la cantidad de sustancia total tampoco lo hace la presión (Pinicial = Pequilibrio).
- Si un sistema se encuentra en equilibrio y se comprime o se expande el recipiente que lo contiene, el sistema continúa en equilibrio y su composición no cambia, por lo que la presión no influye en el estado de equilibrio.
Objetivos
Limitaciones del principio de Le Chatelier
Hay casos en los que la aplicación del principio de Le Chatelier lleva a conclusiones que no coinciden con lo que predice el cociente de reacción, que es lo que realmente sucede.
Fíjate en la reacción A(g) ↔ B(g) + C(g). Se añade un gas X que no interviene en el equilibrio, de manera que el volumen y la temperatura son constantes. Por tanto, la presión total aumenta, pero las presiones parciales de los tres gases no cambian: hay la misma cantidad de sustancia en el mismo volumen y a la misma temperatura, con lo que el cociente de reacción no cambia y el sistema sigue en equilibrio.
Pero si se aplica el principio de Le Chatelier, como la presión total ha aumentado, el sistema evolucionará para disminuirla, hacia la izquierda, lo que no es cierto. En resumen: no hay acuerdo entre las dos predicciones.
Pero no te preocupes, porque solamente deberás interpretar situaciones en las que no se presenten dificultades de ese tipo.