Principio de Le Chatelier: Efectos de Concentración, Presión y Temperatura

El Principio de Le Chatelier establece que si un sistema en equilibrio químico se ve perturbado por un cambio en la concentración, presión, temperatura o la adición de un catalizador, el sistema se ajustará para contrarrestar el cambio y restablecer un nuevo estado de equilibrio.

Cambios en la Concentración

• Si aumenta la concentración de una sustancia, el sistema se desplaza en el sentido en que se consuma dicha sustancia.
• Si disminuye la concentración de una sustancia, el equilibrio se desplaza en el sentido en que se produzca dicha sustancia.

Cambios en la Presión

(Nota: Los sólidos y líquidos son, en gran medida, incompresibles, por lo que los cambios de presión afectan principalmente a los gases).

• Si aumenta la presión, el equilibrio se desplaza en el sentido que disminuya la presión. Dado que la presión es directamente proporcional al número de moles gaseosos, el equilibrio se desplaza hacia el lado de la reacción con menor número de moles de gas.
• Si disminuye la presión, el equilibrio se desplaza hacia el lado con mayor número de moles de gas.

Cambios en la Temperatura

La temperatura se puede modificar de dos maneras:

1. Suministrando calor (aumento de temperatura).
2. Extrayendo calor (disminución de temperatura).

Es crucial recordar:

• Reacción exotérmica: se desprende calor (ΔH < 0).
• Reacción endotérmica: se consume calor (ΔH > 0).

• Si aumentamos la temperatura, el equilibrio se desplaza en el sentido de la reacción endotérmica (absorbe calor).
• Si disminuimos la temperatura, el equilibrio se desplaza en el sentido de la reacción exotérmica (libera calor).

Condiciones que Desplazan el Equilibrio

Las condiciones que desplazan el equilibrio hacia los reactivos (izquierda) son:

• Disminución de la presión (aumento de volumen): Desplaza el equilibrio hacia donde haya mayor número de moles de gases.
• Remoción de alguno de los reactivos del sistema.
• Aumento de la temperatura (si la reacción es exotérmica).
• Aumento de la concentración de los productos: El equilibrio se desplaza para consumir el exceso de producto.

El desplazamiento hacia los productos (derecha) ocurriría con las condiciones opuestas.

Ejemplo: Si una reacción es endotérmica, un aumento de la temperatura aumentará la constante de equilibrio (Kp) y el equilibrio se desplazará hacia la derecha.

Adición de un Catalizador

Un catalizador no afecta la posición del equilibrio. Su única función es acelerar la velocidad a la que se alcanza el equilibrio, tanto en la reacción directa como en la inversa.

El Cociente de Reacción (Qc)

El cociente de reacción (Qc) es una herramienta que permite predecir si un sistema está en equilibrio y, en caso contrario, en qué dirección se desplazará. Se calcula de la misma manera que la constante de equilibrio (Kc), pero utilizando las concentraciones iniciales (no necesariamente las de equilibrio) de reactivos y productos.

Fórmula general (ejemplo): Qc = ([C]^c[D]^d) / ([A]^a[B]^b), donde las letras minúsculas representan los coeficientes estequiométricos.

• Si Qc = Kc: El sistema está en equilibrio.
• Si Qc < Kc: El sistema no está en equilibrio. La concentración de los productos es menor que la del equilibrio, y el sistema se desplaza hacia la derecha (formando más productos).
• Si Qc > Kc: El sistema no está en equilibrio. La concentración de los productos es mayor que la del equilibrio, y el sistema se desplaza hacia la izquierda (formando más reactivos).

Nota: Si se proporciona Kp y se necesita calcular la constante para una reacción inversa, se calcula el inverso de la Kp dada (1/Kp).