Principio De Chatelier

“PRINCIPIO DE LE CHATELIER”

Si se considera la reacción reversible siguiente:

d Dz +c Cyb Bx+ a Aw

donde a, b, c y d son los respectivos coeficientes estequiométricos de las sustancias A, B, C y D que se encuentran en los estados de agregación w, x, y y z. Entonces, se puede establecer la siguiente expresión analítica que relaciona las cantidades de reactivos y productos para cualquier tiempo, t.

[][][][]badcBADC⋅⋅

donde los corchetes indican las cantidades de los componentes en términos de molaridad.

Cuando las cantidades de reactivos y productos cambian conforme avanza el tiempo de reacción, el valor del cociente anterior varía, por lo cual se le denomina cociente de reacción y se le asigna la literal Q; sin embargo, cuando se alcanza el equilibrio dinámico, las cantidades de reactivos y productos no varían con el tiempo; es decir, el valor de Q, sería constante, por lo que se le denomina entonces, constante de equilibrio y se le asigna la literal K.

[][][][]badcBADCQ⋅⋅= [][][][]badcBADCK⋅⋅=

Cociente de reacción Constante de equilibrio

para un tiempo, t para el tiempo de equilibrio, teq.

Una vez que se ha alcanzado el equilibrio, éste se puede perder debido a alguna modificación en las condiciones de trabajo y entonces, el sistema hace lo necesario para alcanzar un nuevo equilibrio. Lo anterior, se enuncia en el llamado Principio de LeChatelier, que dice lo siguiente:

Cuando un sistema que se encuentra en equilibrio dinámico, es perturbado por una variación de presión, temperatura, volumen o cantidad de alguno de los componentes, el sistema pierde su estado de equilibrio; sin embargo el mismo sistema se desplaza de tal forma que minimiza el efecto de dicha perturbación hasta alcanzar un nuevo estado de equilibrio.

Resulta de singular importancia conocer como se comporta un sistema en equilibrio, con base en el principio de LeChatelier, y para ello se requiere hacer los análisis siguientes:

Variación de la cantidad de uno de los componentes

Al considerar que se encuentra en equilibrio la reacción siguiente:

COCl2(g)Cl2(g)+ CO(g)

se puede establecer que en el tiempo de equilibrio el valor de su constante es K1

[][][]221ClCOCOClK⋅=

Si se aumenta en n la cantidad de CO, el valor de la constante disminuye al aumentar el denominador, denotando con ello que se pierde el equilibrio del sistema.

[][][ ] 222ClnCOCOClK⋅+= < [][][]221ClCOCOClK⋅=

Como se observa, para que el valor de la constante sea nuevamente K1, debe disminuir el denominador y aumentar el numerador; es decir, las cantidades de los reactivos deben disminuir y las cantidades de los productos deben aumentar, esto se logra si la reacción procede hacia la derecha hasta que se alcance el valor inicial de la constante y se dice entonces, que “el sistema se desplazó hacia la derecha” para alcanzar un nuevo estado de equilibrio. Lo anterior es válido para cualquier reacción reversible en la que se aumente la cantidad de alguno de los reactivos.

Por otro lado, si se aumenta en n la cantidad de COCl2, el valor de la constante aumenta al aumentar el numerador, denotando con ello que se pierde el equilibrio del sistema.

[][][ ] 223ClCOnCOClK⋅+= > [][][]221ClCOCOCl⋅=K

Como se observa, para que el valor de la constante sea nuevamente K1, debe aumentar el denominador y disminuir el numerador; es decir, las cantidades de los reactivos deben aumentar y las cantidades de los productos deben disminuir, esto se logra si la reacción procede hacia la izquierda hasta que se alcance el valor inicial de la constante y se dice entonces, que “el sistema se desplazó hacia la izquierda” para alcanzar un nuevo estado de equilibrio. Lo anterior es válido para cualquier reacción reversible en la que se aumente la cantidad de alguno de los productos.

De forma similar a la anterior, al analizar qué sucede cuando disminuye la cantidad de alguno de los reactivos o productos, se concluye que, cuando disminuye la cantidad de alguno de los reactivos, el equilibrio se desplaza hacia la izquierda y cuando disminuye la cantidad de uno de los productos el equilibrio se desplaza hacia la derecha.

Variación de la presión

Si se considera que se encuentra en equilibrio la reacción siguiente:

COCl2(g) Cl2(g)+ CO(g)

resulta lógico suponer que para que esta reacción se encuentre en equilibrio, debe llevarse a cabo en un recipiente cerrado herméticamente, ya que de lo contrario, se perdería continuamente cierta cantidad de reactivos y productos; por lo tanto, se puede decir que las moléculas de cada gas están limitadas a moverse dentro de cierto volumen; de tal forma que se puede afirmar que al disminuir lentamente el volumen, la presión aumenta y la temperatura se mantiene constante; sin embargo, como las moléculas de cada gas tienen un menor espacio para moverse, estarán más juntas y por lo tanto será más probable

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