5. Alterando el estado de equilibrio

Una vez que un sistema ha alcanzado el estado de equilibrio (Q = K), su composición ya no cambia mientras no haya influencias externas al sistema. Se comprueba experimentalmente que hay diferentes formas de alterar la situación de equilibrio de un sistema mediante acciones externas:

- añadiendo o quitando sustancias que intervienen en el equilibrio (cambios en las cantidades de sustancia).

- cambiando el volumen del recipiente que contiene al sistema (cambios de presión por variación de volumen, ya que la presión también se modifica por cambios de cantidad de sustancia o de temperatura).

- calentando o enfriando (cambios de temperatura).

Naturalmente, el sistema deja de estar en equilibrio (Q ≠ K), por lo que debe evolucionar para alcanzar un nuevo estado de equilibrio. ¿Cómo lo hace para llegar a esa situación?

Icono de iDevice Ejemplo o ejercicio resuelto
Añadiendo o quitando sustancias en el estado de equilibrio
 
Ahora vas a trabajar de nuevo con el simulador de la síntesis del HI. Vas a partir de la composición inicial indicada y determinarás la composición en el equilibrio. Fíjate en que si partes como composición inicial de la que acabas de obtener, el sistema no cambia de composición al ponerlo a reaccionar, ya que está en equilibrio.
 

 
En las experiencias siguientes vas a partir de la composición de equilibrio obtenida, que alterarás añadiendo o quitando 2 moles de cada una de las tres sustancias en las experiencias 1 a 6. Determina en cada caso la nueva composición de equilibrio y observa cómo ha evolucionado el sistema hasta que se establece.

  no(H2)
no(I2) no(HI) neq(H2) neq(I2) neq(HI) Kc
  8
5
2




Experiencia 1      



Experiencia 2      



Experiencia 3              
Experiencia 4
             
Experiencia 5              
Experiencia 6
             

En 1884 Le Chatelier, atendiendo a observaciones puramente experimentales que no tenían ninguna justificación teórica pero que permitían hacer predicciones correctas, estableció el principio que lleva su nombre. Actualmente se sigue utilizando el principio de Le Chatelier, pero, como vas a ver, no es la única forma de explicar lo que sucede, y, además, las predicciones que hace son incorrectas en algunos casos.

De una forma simplificada, se puede decir que:

Cuando sobre un sistema en equilibrio se realiza una acción externa que lo perturba rompiendo el estado de equilibrio, el sistema evoluciona para alcanzar un nuevo estado de equilibrio, oponiéndose a la acción externa para que la perturbación sea menor de la esperada.

Es decir, si hay n moles de una sustancia A que está en equilibrio y se añaden x moles, se rompe el estado de equilibrio y se alcanza uno nuevo, en el que de la sustancia A hay una cantidad menor de n+x  (¡pero mayor que n!), que era la cantidad esperada: se reduce el efecto de la perturbación exterior.

Para explicar situaciones concretas, podrás hacer uso del principio de Le Chatelier, o bien compararás el cociente de reacción con la constante de equilibrio.

Icono IDevice Actividad

El efecto de los catalizadores

Los catalizadores cambian las energías de activación directa e inversa, pero no cambian la entalpía libre de reacción y, por tanto, tampoco cambian la constante de equilibrio. Puesto que tampoco alteran el cociente de reacción, no influyen en la condición de equilibrio y no tienen ningún efecto sobre él: lo único que provocan es que el equilibrio se alcance antes.