Principio

Principio de Le Chatelier

Un sistema en equilibrio puede ser alterado si se modifican las condiciones que se establecieron para lograr el equilibrio. Esto es, puede haber cambios en las concentraciones de los reactivos y/o productos, la presión, el volumen y la temperatura del sistema y romper el equilibrio.

Estos cambios en los sistemas en equilibrio fueron estudiados por el Químico Industrial Henri Louis Le Chatelier, quien estableció: si un sistema en equilibrio es perturbado por un cambio de temperatura, presión o concentración, el sistema se desplazará en la dirección que contrarreste al mínimo dicha perturbación, lográndose un nuevo estado de equilibrio.

• Cambios de concentración. Cuando se agrega una sustancia a un sistema en equilibrio, reactivo o producto, éste se desplazará en el sentido que lo contrarreste consumiendo la sustancia adicionada y conseguir un nuevo estado de equilibrio.
• Si por el contrario, se extrae del sistema reactivo o producto, el sistema se dirigirá en la dirección que se forme más de la sustancia retirada.
• Cambios en la temperatura. Los cambios de concentración, presión y volumen sólo alteran la posición del equilibrio y no el valor de la constante de equilibrio como sucede con los cambios de temperatura. Hay que recordar que para cada temperatura la Keqtiene un determinado valor.
• Para saber cómo afecta la temperatura a un sistema en equilibrio, es necesario tomar en cuenta los cambios de entalpía. Una reacción endotérmica requiere energía para llevarse a cabo, por lo que se puede considerar como un reactivo, un incremento en la temperatura es como si se adicionara dicho reactivo, por lo tanto, el sistema se desplaza hacia los productos. Una reacción reversible, si en un sentido es endotérmica en el sentido contrario es exotérmica con un cambio de entalpía exactamente igual pero con signo contrario. Así, un aumento en la temperatura beneficia a la reacción endotérmica, mientras que la reacción exotérmica se favorece con la disminución.

Efecto de la Presión

Los cambios de presión pueden ejercer considerable efecto sobre la posición de equilibrio, o casi ningún efecto en absoluto. Por ejemplo, un aumento en la presión de un sistema en que ocurre el siguiente equilibrio.

2 NO2 (g)    ⇄    N2O4 (g)

La reacción se trasladará para el lado con menor número de moles de gas, a fin de atenuar la elevación de la presión. Por otra parte, si la presión disminuye, la reacción se trasladará para el lado con mayor número de moles de gas para ayudar a no reducir la presión.

Disminuye la presión

< ——

2 NO2(g) ⇄  N2O4(g)

—— >

Aumenta la presión

Cuando la reacción alcanza el equilibrio, un aumento de la presión hace con que la reacción prosigo en el sentido del N2O4, porque eso reduce los moles totales de gas presentes y consecuentemente, la presión.

Efecto de la Temperatura

Si en el sistema donde sucede una reacción se eleva la temperatura, la reacción se trasladará hacia el lado que absorba calor (reacción endotérmica). Por otro lado, si la temperatura disminuye, la reacción se trasladará para el lado que desprenda calor (reacción exotérmica).

Volvamos al ejemplo anterior. En el sentido de izquierda a derecha, la reacción es exot-érmica y en el sentido contrario, es endotérmica, porque precisa romper un enlace en el dímero. Así siendo, si T aumenta, la reacción ocurrirá desde el producto al reactivo, y si T disminuye, la reacción correrá en sentido contrario.

Disminuye la temperatura

< ——

2 NO2 (g) ⇄  N2O4 (g)                 Δ Hº   <  0      (exotérmica)

—— >

Si la reacción de izquierda a derecha fuese endodérmica, se deberían invertir la dirección de las flechas.

Efecto de la Catálisis

El principio de Le Chatelier ignora la presencia del catalizador. Lo que sucede es que la velocidad de reacción aumenta con la acción del catalizador porque el abrevia el tiempo necesario para que el sistema alcance el equilibrio. El no modifica la posición de equilibrio, pues tanto la reacción directa como la inversa son catalizadas en la misma extensión ya que el no sufre una transformación permanente en el curso de la reacción. El participa de la reacción formando sustancias intermedias que reaccionan inmediatamente regenerando el catalizador. Esto puede ser demostrado por las ecuaciones.

A   +   X     à   AX

AX +   B     à   AB    +  X         X  =  catalizador

________________________

A   +   B    à    AB               (reacción global)