Quimica, Le Chatelier

INTRODUCCION

Uno de los elementos básicos para el desarrollo de las plantas es el nitrógeno (constituyente esencial de todos los seres vivos), que debe presentarse en forma de algún compuesto, como por ejemplo los nitratos. Si el suelo no se trabaja de manera demasiado intensiva, su contenido natural de nitrógeno, aumentado por al abono con excrementos animales.

Entre 1907 y 1909, el químico Fritz Haber investigó la posibilidad de utilizar la reacción entre el nitrógeno y el hidrógeno atmosféricos para formar amoníaco, que a su vez se puede oxidar para obtener ácido nítrico.

Sin embargo, por la naturaleza de la reacción, para conseguir una producción apreciable de amoniaco era preciso trabajar a presiones mucho más elevadas (unas 200 atmósferas) de las que utilizaba la industria química del momento. Además, la reacción sólo tenía lugar rápidamente a temperaturas elevadas, pero luego la producción se reducía por descomposición del amoniaco formado.

Era preciso pues conseguir un catalizador que acelerara el proceso a temperaturas más bajas. El proceso de Haber fue desarrollado por Carl Bosch, de la empresa BASF (Badische Anilin-und Soda-Fabrik), y se aplicó por primera vez en Oppau en 1913. Por su importante trabajo, Haber obtuvo el premio Nobel en 1918. Después de la Primera Guerra Mundial, el proceso desarrollado por Haber-Bosch cambió el aspecto de la agricultura en el mundo. La disponibilidad de nitrógeno barato (más barato todavía en algunos casos gracias a los subsidios estatales) determinó que el aumento de la producción excediera con mucho el coste adicional de los fertilizantes; con 1,25 kg de nitrógeno por hectárea era posible aumentar en un 15 % la cosecha de arroz o trigo, y en un asombroso 75 % la de patatas.

A comienzos del siglo XX, la industria agroquímica estaba en sus inicios. La mejor arma contra las malas hierbas, los insectos y los hongos era una buena atención de los cultivos, pero ya se utilizaban algunas sustancias químicas.

En este breve trabajo hablaremos acerca del fertilizante a base de nitrógeno, daremos a conocer características y también de hablará del principio de Lechatelier, para poder tener más en claro la composición del fertilizante a base de nitrógeno.

DESARROLLO

Henri-Louis Le Châtelier

(París, 1850 - Miribel-les-Echelles, 1936)

Químico francés conocido por el principio que lleva su nombre, que permite predecir los efectos originados por los cambios de ciertas condiciones (como la presión, la temperatura o la concentración de los reactivos) en una reacción química.

En 1888 formuló un principio según el cual el equilibrio en una reacción química se encuentra condicionado por los factores externos, que lo desplazan hasta contrarrestar los cambios producidos, conocido actualmente como “Principio de Le Châtelier”. Fomentó la aplicación de la química en la industria, y llegó a ser una eminencia en metalurgia, cementos, cerámica, cristales, combustibles y explosivos.

Emplea las leyes de la termodinámica en la solubilidad de sales para corroborar este principio, por eso continua explicando “El principio de oposición de la acción y la reacción permite conocer la relación del signo que existe entre los dos fenómenos opuestos, pero no sus aspectos cuantitativos. Se ha podido establecer, sin embargo una relación numérica, basándose en la teoría mecánica del calor, y me atrevo a sugerir si este procedimiento que expongo podría generalizarse”.

A él se debe la introducción del oxiacetileno en la industria metalúrgica para moldear y cortar el metal, así como las técnicas de producción del amoníaco basadas en su principio, válido tanto para reacciones químicas como para procesos físicos reversibles (evaporación, cristalización). En 1895, se dedica a estudiar las diferentes fases del hierro en el alto horno, con formación de los carburos de hierro. Precisamente el desarrollo de este estudio permitió a Roozeboom elaborar el primer diagrama de fases hierro-carbono. Un año antes publicará en el Journal de Physique su “Mémoire sur les équilibres chimiques”.[pic 1]

Principio de Le Châtelier

El principio de Le Châtelier establece que cuando se produce una perturbación en un sistema de equilibrio, las condiciones de equilibrio varían de forma que se contrarreste dicha perturbación, dicho de otra forma es cuando la dirección que seguirá un sistema en equilibrio cuando se cambian las condiciones de concentración, presión y temperatura.

Al provocar cambios en la temperatura o presión en un sistema en equilibrio, éste  reacciona de tal forma que se contrarresta el cambio producido.

Pero si se mantiene constante la temperatura y presión en un sistema se puede apreciar que las propiedades físicas adquieren un valor constante.

Pero ¿Cómo llegamos a las constantes?

Partamos primero de lo siguiente: Se pueden tener diferentes tipos de reacciones, dependiendo de los sistemas que se tengan, donde los equilibrios pueden ser:

Acido-Base

Oxido- Reducción

Donador- Aceptor

Precipitación

Extracción

Intercambio Iónico

Ejemplo:

[pic 2]

Hay reacciones que se realizan en sentido directo e inverso o en ambos sentidos

[pic 3]

Para que cualquier reacción que se encuentre en equilibrio se deriva una constante utilizando los principios de velocidad, los cuales dicen como varía la concentración de los reactivos o de los productos con el tiempo, se expresa como:

[pic 4]

Se lee como: Cambia el incremento de concentración por unidad de tiempo, dada su concentración en moles/litro.

CONSTANTE DE EQUILIBRIO[pic 5]

Si esta reacción se desplaza en el sentido 1, se dice que es directa, siendo proporcional su velocidad al producto de la concentración de los reactivos por una constante de reacción específica “K1”[pic 6]

Pero si el equilibrio se desplaza en el sentido 2, la reacción es inversa y su velocidad igual a la concentración de los productos, por una constante de reacción específica “K2”[pic 7]

Las dos ecuaciones de velocidad son una expresión matemática que se conoce como ley de acción de masas.[pic 8]

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