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¿Cómo se puede modificar la situación de equilibrio?
• Cambiando la constante de equilibrio
Cambiando la temperatura
• Sin cambiar la constante de equilibrio
Cambiando el resto de condiciones
Principio de Le Châtelier
“Si un sistema químico que está enequilibrio se somete a unaperturbación que cambie cualquierade las variables que determina elestado de equilibrio, el sistemaevolucionará para CONTRARRESTAR
el efecto de la perturbación”.H. L. Le Châtelier
(1850-1936)
El sistema después de la perturbación, volverá a alcanzar un nuevo equilibrio. El
Principio de Le Chatelier nos ayuda a prever cómo reaccionará el sistema ante al cambio
producido. Podremos establecer las condiciones más adecuadas para cada equilibrio.
Efecto de un cambio de temperatura (a P cte)Modificar la temperatura modifica el valor de la constante de equilibrio.
Por ejemplo: Para el equilibrio de formación del amoniaco:
N2(g) + 3H2(g) 2 NH3(g)
Kp = 40,7 a 150 ºC y Kp = 1,7. 10-3 a 350 ºC. eqreactivos
eqproductos
p][P
][PK
Según el P. de Le Chatelier, al aumentar la temperatura el sistema tratará
de contrarrestar dicho aumento. ¿Cómo? ¿absorbiendo calor, con lo que la
temperatura disminuirá? ¿O desprendiendo calor, con lo que la temperatura
aumentará aun más?
¿Cómo será la síntesis del amoniaco? ¿Endotérmica o exotérmica?
Efecto de un cambio de temperatura (a P cte)
• Si DHº > 0 (endotérmica): T, el equilibrio se desplazará a la derecha
• Si DHº < 0 (exotérmica): T, el equilibrio se desplazará a la izquierda
N2(g) + 3H2(g) 2 NH3(g)
Kp = 40,7 a 150 ºC y Kp = 1,7. 10-3 a 350 ºC.
En el caso del amoniaco la constante de equilibrio disminuye al aumentar latemperatura.
Cuanto mayor es la constante de equilibrio, mayor es la proporción de amoniacoobtenida en el equilibrio, es decir, más desplazado estará éste hacia la derecha, portanto se obtiene más amoniaco trabajando a bajas temperaturas.
Como al bajar la temperatura el equilibrio se desplaza hacia la derecha, éste será elsentido exotérmico de la reacción, por tanto la síntesis del amoniaco () seráexotérmica, mientras que la descomposición () será endotérmica.
eqreactivos
eqproductos
p][P
][PK
Efecto de la adición/sustracción de reactivos o productos gaseosos (a T y V ctes)
[reac]
[prod];
[reac]
[prod]K
eq
eq
c Q
• Si agregamos productos: Q > Kc el equilibrio se desplazará a la izquierda
• Si agregamos reactivos: Q < Kc el equilibrio se desplazará a la derecha
¿Qué ocurrirá si vamos eliminando el producto, es decir, lo extraemos del recipiente según se va formando?
La CONSTANTE DE EQUILIBRIO
sólo cambia si cambia la
temperatura
El COCIENTE DE REACCIÓN depende de las condiciones en las que esté el sistema en cada momento. De su valor deducimos
si el sistema está en equilibrio o cómo evolucionará hasta alcanzarlo.
Efecto de un cambio de volumen (a T cte)
Efecto de la presión total (a T cte)
La disminución de V conlleva que la concentración de todas las sustancias aumente (las moléculas disponen de menos espacio). El sistema tenderá a
reducir las concentraciones.
Se desplaza hacia donde haya un menor número de moles gaseosos
Un aumento de Presión tiene el mismo efecto que una disminución de Volumen
Se desplaza hacia donde haya un menor número de moles gaseosos
Adición de un gas inerte (a T y V ctes)
Adición de un catalizador
No altera el equilibrioV/n
V/n
[reac]
[prod]
reac
prod
No afecta al equilibrio pero hace que éste se alcance antes lo que los hace muy importantes en la industria
química
En la práctica las plantas que sintetizan amoniaco operan a una
presión de 100-1000 atm. y a una temperatura de 400-600 atm. En el
reactor de síntesis se utiliza α-Fe como catalizador (Fe2O3 sobre
AlO3 catálisis heterogénea). A pesar de todo, la formación de NH3 es
baja con un rendimiento alrededor del 15%. Los gases de salida del
reactor pasan por un condensador donde se puede licuar el NH3
separándolo así de los reactivos que pueden ser nuevamente
utilizados.Métodos Presión Temperatura Catalizadores
Claude 1000atm 450-500°C Fe, Mo y Al2O3
Haber-Bosch 200atm 550°C Fe2O3, Al 0
Americano 200-300atm 500°C Fe2O3, Al 0
Casale 500-600atm 500°C Fe2O3, Al 0
Fauser 200atm 500°C Fe2O3, Al 0
El principio de Le Chatelier se aplica a
todos los equilibrios químicos.
Se debe prestar especial atención a
los estados de agregación presentes
en el equilibrio.
Equilibrios en fase gaseosa:
Se ven alterados por cambios de T, P, V, ( ).
N2 O4 (g) ↔ 2 NO2 (g)
P Cl 5 (g) ↔ P Cl 3 (g) + Cl 2 (g)
Equilibrios heterogéneos:
NH4Cl (s) NH3 (g) + H Cl(g)
Indica cómo se verá afectado el equilibrio anterior por la introducción en el recipiente (sin variar la temperatura) de una cierta cantidad de NH4Cl (s) y deNH3 (g)
Equilibrios de precipitación:
Como todos los equilibrios se ven afectados por la temperatura (Kps varía con la temperatura) aunque solemos trabajar siempre a temperatura ambiente
Y por cualquier perturbación que modifique la concentración de los iones (efecto de un ión común, añadir agua, ácidos o bases si intervienen OH-, añadir NH3 en el caso de que intervenga el ion plata, etc.)
Ca(OH)2 (s) ↔ Ca 2+(ac) + 2 OH-
(ac)
El hidróxido de calcio es poco soluble. Se dispone de 100 ml. de unadisolución saturada de dicho hidróxido. Razonar si la masa del sólido,en esa disolución aumenta, disminuye o no se altera al añadir: a) aguab)disolución de NaOH c) disolución de HCl d) disolución de CaCl2.
Precipitado AgCl (s)
Disolución saturada: Ag+(aq) y Cl- (aq)Disolución
Ag(NH3)2+ (aq) y Cl- (aq)
Equilibrios de ácido-base:
se ven afectados por la temperatura aunque solemos trabajarsiempre a temperatura ambiente, Ka y Kb varían con latemperatura, y por cualquier perturbación que modifique laconcentración de las especies presentes en el equilibrio.
Ac H (ac) + H2O Ac-(ac) + H3O
+(ac)
H Cl (ac) + H2O Cl- (ac) + H3O +(ac)
Si a una disolución de ácido acético, le añadimos ácido clorhídrico, ¿Qué le ocurrirá al grado de disociación del acético? ¿y si añadimos acetato de sodio?
Videos en youtube
Equilibrio químico.Le Chatelier. CoCl2
Principio de Le Chatelier: Para ilustrar el efecto de la temperatura y de los cambios de concentración.
http://www.youtube.com/watch?v=G1TN8gYVLmk
Le Chatelier: bueno para entender el efecto de los cambios de presión. Aunque está en inglés se entiende bien porque las imágenes son muy buenas.
http://www.youtube.com/watch?v=DA_wiqieC5s
Le Chatelier's Principle and Solubility Video
http://www.youtube.com/watch?v=u-N-PqPIXpc