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T5: Equilibrio químico
Principio de Le Chatelier
Teoría
2026 · Ordinaria · Reserva
2A
Examen

El proceso Haber-Bosch es uno de los más eficientes para la obtención de amoniaco, y se basa en el siguiente equilibrio:

3 HX2(g)+NX2(g)⇌2NHX3(g)ΔH∘=−46 kJ⋅mol−13 \text{ }\ce{H2(g)} + \ce{N2(g)} \rightleftharpoons 2 \ce{NH3(g)} \quad \Delta H^\circ = -46 \text{ kJ}\cdot \text{mol}^{-1}

Razone si cada una de las siguientes modificaciones del sistema favorece o no la producción de amoniaco:

a) Una disminución del volumen del reactor a temperatura constante.b) La retirada de amoniaco.c) El aumento de la temperatura en el reactor.d) El aumento de la concentración de HX2(g)\ce{H2(g)}.
equilibrio químicoprincipio de Le Chatelier
a) Una disminución del volumen del reactor a temperatura constante implica un aumento de la presión total del sistema gaseoso. Según el Principio de Le Chatelier, el equilibrio se desplazará en la dirección en la que haya un menor número de moles de gas para contrarrestar este aumento de presión. En la reacción:
3extHX2(g)+NX2(g)⇌2NHX3(g)3 ext{ }\ce{H2(g)} + \ce{N2(g)} \rightleftharpoons 2 \ce{NH3(g)}

Hay 3+1=43 + 1 = 4 moles de gas en el lado de los reactivos y 22 moles de gas en el lado de los productos. Puesto que el número de moles de gas es menor en el lado de los productos, el equilibrio se desplazará hacia la derecha, favoreciendo la producción de amoniaco.

b) La retirada de amoniaco (NHX3\ce{NH3}) del sistema implica una disminución de la concentración de uno de los productos. Según el Principio de Le Chatelier, el sistema intentará reponer la sustancia cuya concentración ha disminuido. Por lo tanto, el equilibrio se desplazará hacia la derecha, es decir, hacia los productos, favoreciendo la producción de amoniaco.c) El aumento de la temperatura en el reactor. La reacción dada es exotérmica, con ΔH∘=−46 kJ⋅mol−1\Delta H^\circ = -46 \text{ kJ}\cdot \text{mol}^{-1}, lo que significa que libera calor. Si se aumenta la temperatura, el sistema intentará absorber ese calor adicional. Según el Principio de Le Chatelier, el equilibrio se desplazará en la dirección que consume calor. En este caso, la reacción inversa es endotérmica (consume calor), por lo que el equilibrio se desplazará hacia la izquierda, hacia los reactivos. Esto desfavorece la producción de amoniaco.d) El aumento de la concentración de HX2(g)\ce{H2(g)} significa que se está añadiendo uno de los reactivos al sistema. Según el Principio de Le Chatelier, el equilibrio se desplazará para consumir el reactivo añadido y aliviar la perturbación. Por lo tanto, el equilibrio se desplazará hacia la derecha, hacia los productos, favoreciendo la producción de amoniaco.