Le Chatelier

 

Cuando estamos estudiando el sentido de una reacción que está en equilibrio cuando se altera alguno de los factores de ésta, aplicamos el principio de Le Chatelier, que dice:

Principio de Le Chatelier enunciado en 1884:

 

"Una alteración externa de los factores (temperatura, presión o concentraciones) que intervienen en un equilibrio induce un reajuste del sistema para reducir el efecto de dicha alteración y establecer un nuevo estado de equilibrio."

 

Esto quiere decir que si hay un cambio en el equilibrio, la reacción irá en el sentido necesario para compensar ese cambio.

Vamos a estudiar 3 cambios:

Cambio en la temperatura.

Cambio en la presión (y relación con cambios en el volumen).

Cambio en la concentración de los elementos.

En los ejemplos se utilizará la reacción de creación del amoniaco:

 

Veamos cómo influye un cambio de temperatura:

Para saber cómo influye, es necesario saber si la reacción es exotérmica (ΔH < 0) o endotérmica (ΔH > 0).

Si se aumenta la temperatura en la reacción, ésta irá en la dirección endotérmica de la reacción.

Si se disminuye la temperatura en la reacción, ésta irá en la dirección exotérmica de la reacción.

En el ejemplo:

En la reacción, tenemos que de izquierda a derecha es exotérmica, por lo que de derecha a izquierda es endotérmica.

Si se aumenta la temperatura la reacción irá en el sentido endotérmico, es decir, de derecha a izquierda.

Si se disminuye la temperatura la reacción irá en sentido exotérmico, es decir, de izquierda a derecha.

Veamos cómo influye un cambio de presión

Para que un cambio de presión influya en la reacción, lo primero de todo es que todos los elementos tienen que estar en estado gaseoso (en estado líquido o sólido el cambio de presión no afecta mucho en la dirección de la reacción, por lo que no lo vamos a tener en cuenta), y además, el número total de moles de los productos tiene que ser diferente del número de moles total de los reactivos.

 

Por la ley de los gases ideales (ley de Boyle)

P·V = n·R·T

 

Así, si aumenta la presión y el resto (volumen y temperatura) se mantiene constante, el número de moles aumentará. Para contrarrestar este efecto, la reacción irá en el sentido que tenga menos moles.

Si disminuye la presión, manteniéndose el resto constantes, el número de moles disminuirá, por lo que para contrarrestar este efecto la reacción irá en el sentido que tenga más moles. 

En el ejemplo:

Si aumentamos la presión, el número de moles n aumenta, por lo que para contrarrestarlo la reacción irá en sentido de derecha a izquierda, ya que a la derecha hay 4 moles (1 + 3) y a la izquierda hay 2 moles.

Si disminuimos la presión, el número de moles n disminuye, por lo que para contrarrestarlo la reacción irá en sentido de derecha a izquierda ya que en la derecha hay más moles.

Un cambio en el volumen funciona igual, si aumentamos el volumen es como si disminuimos la presión, y ya podemos aplicar este método, y si disminuimos el volumen es como aumentar la presión.

Veamos cómo influye un cambio en la concentración de los elementos:

Si se varía un cambio de concentración en un elemento (bien sea porque se quita o se añade), la reacción tenderá a equilibrar la reacción de nuevo, es decir, si se reduce la concentración de un elemento (se quita algo de ese elemento), la reacción irá en la dirección necesaria para aumentar la concentración de ese elemento, y si se añade un elemento (se aumenta la concentración de dicho elemento), la reacción irá en la dirección necesaria para reducir esa concentración.

En el ejemplo:

Si en el equilibrio quitamos algo de amoniaco (o vamos quitando amoniaco), la reacción tenderá a hacer más amoniaco, ya que lo que hacemos es bajar la concentración de amoniaco, por lo que la reacción aumentará esa concentración, por lo que va de izquierda a derecha.

Si añadimos amoniaco, la concentración de éste sube, por lo que la reacción irá de derecha a izquierda para reducir la concentración del amoniaco.

 

Si en la reacción añadimos hidrógeno, la concentración de éste aumenta, por lo que la reacción irá de izquierda a derecha para contrarrestar dicho aumento.

Si quitamos hidrógeno, la reacción irá de derecha a izquierda para contrarrestar la disminución de la concentración de hidrógeno.

Influencia de los catalizadores en el sentido de la reacción:

 

La presencia de un catalizador no afecta al sentido de la reacción ya que sólo afecta a la velocidad de la reacción.

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