Principio de Le Chatelier

¿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 en
equilibrio se somete a una
perturbación que cambie cualquiera
de las variables que determina el
estado de equilibrio, el sistema
evolucionará 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.
Kp
[Pproductos ]eq
[Preactivos ]eq
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)
N2(g) + 3H2(g)  2 NH3(g)
Kp = 40,7 a 150 ºC y Kp = 1,7.
10-3 a
350
ºC.
Kp
[Pproductos ]eq
[Preactivos ]eq
En el caso del amoniaco la constante de equilibrio disminuye al aumentar la
temperatura.
Cuanto mayor es la constante de equilibrio, mayor es la proporción de amoniaco
obtenida en el equilibrio, es decir, más desplazado estará éste hacia la derecha, por
tanto se obtiene más amoniaco trabajando a bajas temperaturas.
Como al bajar la temperatura el equilibrio se desplaza hacia la derecha, éste será el
sentido exotérmico de la reacción, por tanto la síntesis del amoniaco () será
exotérmica, mientras que la descomposición () será endotérmica.
• Si DHº > 0 (endotérmica): T, el equilibrio se desplazará a la derecha
• Si DHº < 0 (exotérmica):  T, el equilibrio se desplazará a la izquierda
Efecto de la adición/sustracción de reactivos o
productos gaseosos (a T y V ctes)
Kc
[prod]eq
[reac]eq
La CONSTANTE
DE EQUILIBRIO
sólo cambia si
cambia la
temperatura
; Q
[prod]
[reac]
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.
• 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?
Efecto de un cambio de volumen (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
Efecto de la presión total (a T cte)
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)
No altera el equilibrio
[prod]
[reac]
n prod / V
n reac / V
Adición de un catalizador
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
 Equilibrios
5 (g)
↔ P Cl 3 (g) + Cl 2 (g)
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 de
NH3 (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 una
disolución saturada de dicho hidróxido. Razonar si la masa del sólido,
en esa disolución aumenta, disminuye o no se altera al añadir: a) agua
b)disolución de NaOH c) disolución de HCl d) disolución de CaCl2.
Disolución saturada:
Ag+(aq)
y
Precipitado AgCl (s)
Cl-
(aq)
Disolución
Ag(NH3)2+ (aq) y Cl- (aq)
Equilibrios de ácido-base:

se ven afectados por la temperatura aunque solemos trabajar
siempre a temperatura ambiente, Ka y Kb varían con la
temperatura, y por cualquier perturbación que modifique la
concentración de las especies presentes en el equilibrio.

Ac H (ac) + H2O

H Cl
(ac) +
H2O
Ac- (ac) + H3O + (ac)
 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