Cómo funciona el Principio de Le Chatelier en el Equilibrio Químico

Factores que afectan el equilibrio químico

Principio de Le Chatelier

Principio de Le Chatelier: Cuando un sistema en equilibrio es perturbado por un cambio en las condiciones externas (concentración, presión o temperatura), el sistema responde desplazando el equilibrio en la dirección que contrarresta la perturbación.

1. Efecto de la concentración

• Si aumentamos la concentración de un reactivo, el equilibrio se desplaza hacia los productos.
• Si aumentamos la concentración de un producto, el equilibrio se desplaza hacia los reactivos.
• Si disminuimos la concentración de un reactivo, el equilibrio se desplaza hacia los reactivos.
• Si disminuimos la concentración de un producto, el equilibrio se desplaza hacia los productos.

2. Efecto de la presión y el volumen (solo en gases)

• Si la presión aumenta (o el volumen disminuye), el equilibrio se desplaza hacia el lado con menor número de moles de gas.
• Si la presión disminuye (o el volumen aumenta), el equilibrio se desplaza hacia el lado con mayor número de moles de gas.
• Si el número de moles de gas es el mismo en ambos lados de la reacción, un cambio de presión o volumen no afecta el equilibrio.

Ejemplo:

N₂(g) + 3H₂(g) ⇌ 2NH₃(g)

En este caso, hay 4 moles de gas en los reactivos y 2 en los productos.

• Si aumentamos la presión, el equilibrio se desplazará hacia la derecha (menos moles de gas).
• Si disminuimos la presión, el equilibrio se desplazará hacia la izquierda (más moles de gas).

3. Efecto de la temperatura

• Si la reacción es exotérmica (ΔH < 0), aumentar la temperatura desplaza el equilibrio hacia los reactivos, y disminuirla lo desplaza hacia los productos.
• Si la reacción es endotérmica (ΔH > 0), aumentar la temperatura desplaza el equilibrio hacia los productos, y disminuirla lo desplaza hacia los reactivos.

Ejemplo:

N₂(g) + 3H₂(g) ⇌ 2NH₃(g) | ΔH = −92 kJ/mol

Como la reacción es exotérmica, si aumentamos la temperatura, el equilibrio se desplazará hacia la izquierda (favoreciendo la descomposición de amoníaco en nitrógeno e hidrógeno).

4. Energía libre de Gibbs y la constante de equilibrio

La relación entre la energía libre de Gibbs (ΔG) y la constante de equilibrio (K) está dada por la ecuación:

ΔG = −RT ln K

Donde:

• R es la constante de los gases (8.31 J/mol·K).
• T es la temperatura en Kelvin.
• K es la constante de equilibrio.
• Si ΔG < 0, la reacción es espontánea en la dirección de los productos.
• Si ΔG > 0, la reacción es espontánea en la dirección de los reactivos.
• Si ΔG = 0, el sistema está en equilibrio.