T5: Equilibrio químico

Principio de Le Chatelier

Teoría

2025 · Ordinaria · Reserva

Explique cómo afectan los siguientes cambios al equilibrio:

\ce{H2(g) + I2(g)} \rightleftharpoons \ce{2HI(g)} \quad \Delta H = 51{,}8\ \text{kJ}

a) Elevar la temperatura.b) Retirar

\ce{H2}

c) Introducir HI.d) Añadir un catalizador.

Le ChatelierEquilibrio de gases

Se analiza el comportamiento del siguiente equilibrio termoquímico frente a diversas perturbaciones externas:

\ce{H2(g) + I2(g)} <=> \ce{2HI(g)} \quad \Delta H = 51{,}8 \text{ kJ}

Para mostrar las cantidades de las especies presentes en el sistema, se establece la siguiente tabla ICE (Inicio, Cambio, Equilibrio):

\begin{array}{|l|c|c|c|} \hline & \ce{H2(g)} & \ce{I2(g)} & \ce{2HI(g)} \ \hline n_{inicial} & n_0(\ce{H2}) & n_0(\ce{I2}) & n_0(\ce{HI}) \ \hline \text{Cambio} & -x & -x & +2x \ \hline n_{equilibrio} & n_0(\ce{H2}) - x & n_0(\ce{I2}) - x & n_0(\ce{HI}) + 2x \ \hline \end{array}

De acuerdo con el Principio de Le Chatelier, cuando se introduce una modificación en un sistema en equilibrio, este se desplazará en el sentido que tienda a contrarrestar dicha modificación.

a) Efecto de la temperatura

Dado que $\Delta H = 51{,}8 \text{ kJ} > 0$ , la reacción es endotérmica en sentido directo. Según el Principio de Le Chatelier, un aumento de la temperatura favorecerá el sentido en el que se absorbe calor. Por tanto, el equilibrio se desplazará hacia la formación de productos (derecha), aumentando la concentración de $\ce{HI}$ . Una disminución de la temperatura desplazará el equilibrio en el sentido exotérmico (izquierda).

b) Efecto de la presión y el volumen

El efecto de la presión depende de la variación del número de moles de las especies gaseosas en la ecuación ajustada:

\Delta n_g = \sum n_{productos} - \sum n_{reactivos} = 2 - (1 + 1) = 0

Debido a que $\Delta n_g = 0$ , un aumento o disminución de la presión total (o del volumen del recipiente) no provoca ningún desplazamiento en el equilibrio, ya que no existe un sentido que suponga una reducción o aumento en el número de moléculas gaseosas.

c) Efecto de la concentración

Si se aumenta la concentración de los reactivos ( $\ce{H2}$ o $\ce{I2}$ ), el sistema tenderá a consumirlos desplazándose hacia la derecha. Del mismo modo, si se retira $\ce{HI}$ a medida que se forma, el sistema evolucionará hacia la derecha para intentar restablecer el valor de la constante de equilibrio.