PRINCIPIO DE LE CHATELIER

 

I. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA.

El principio de Le Chatelier es de gran ayuda en el estudio de los equilibrios químicos, por que nos permite pronosticar la respuesta cualitativa de un sistema a los cambios de las condiciones externas. Tales predicciones cualitativas son guías y comprobaciones valiosas en los análisis matemáticos cuantitativos de los equilibrios.

Mediante las ecuaciones de la constante de equilibrio de Van´t Hoff es posible determinar cuantitativamente la influencia de la presión y de la temperatura sobre la posición del equilibrio en una reacción reversible. Se pueden alcanzar las mismas conclusiones de una manera cualitativa por el principio del equilibrio móvil, desarrollado independientemente por H. Le Chatelier (1885) y F. Braun (1886), que se puede enunciar en la forma siguiente:

“Si se verifica un cambio en uno de los factores como temperatura o presión, bajo las cuales un sistema está en equilibrio, el sistema tenderá a acomodarse de manera que anule, en lo posible, el efecto de dicho cambio.”

II. MARCO TEÓRICO.

I. Principio de Le Chatelier

En este principio, si se realiza cualquier cambio en las condiciones de un sistema en equilibrio, éste tiende a desplazarse de forma que compensa la variación producida.

“Si se verifica un cambio en uno de los factores como temperatura o presión, bajo las cuales un sistema está en equilibrio, el sistema tenderá a acomodarse de manera que anule, en lo posible, el efecto de dicho cambio.”

II. Equilibrio Químico

La teoría del equilibrio químico se estudia fundamentalmente a partir de consideraciones acerca de la energía de un sistema (estudio termodinámico); sin embargo, se obtiene una imagen más clara del desplazamiento de un sistema hasta alcanzar el equilibrio teniendo en cuenta la velocidad de las reacciones (estudio cinético).

Un sistema químico está en equilibrio cuando:

 No se produce ninguna transformación en él, es decir, cuando las masas de gases, líquidos y sólidos que lo constituyen permanecen constantes y las concentraciones de las especies químicas en las diferentes fases del sistema no sufren ninguna variación.

 El sistema no evoluciona. Un sistema evoluciona hacia un estado de equilibrio porque la velocidad de la reacción directa excede a la velocidad de la reacción inversa.

 El equilibrio se denomina estable cuando un pequeñísima variación de las condiciones exteriores (por ejemplo la temperatura) o la introducción de una masa extremadamente pequeña de una sustancia en el sistema sólo provoca una variación infinitesimal del estado del sistema; el equilibrio es inestable en caso contrario.

La naturaleza del equilibrio químico

Las reacciones químicas, igual que los cambios de fase, son reversibles. Como consecuencia, hay condiciones de concentración y temperatura bajo las cuales los reaccionantes y los productos coexisten en equilibrio. El primer carácter distintivo del estado de equilibrio es que él es dinámico; es una situación permanente que se mantiene así por la igualdad de las velocidades de dos reacciones químicas opuestas.

A medida que la reacción tiene lugar, disminuye la concentración de los reactivos según se van agotando. Del mismo modo, la velocidad de la reacción también decrece. Al mismo tiempo aumentan las concentraciones de los productos, tendiendo a colisionar unos con otros para volver a formar los reactivos.

Por último, la disminución de la velocidad de la reacción directa se equipara al incremento de la velocidad de la reacción inversa, y cesa todo cambio. El sistema está entonces en ‘equilibrio químico’, en el que las reacciones directa e inversa tienen lugar a la misma velocidad.

III. Factores que afectan el equilibrio químico.

Algunos de los Factores que afectan el equilibrio químico son:

• Efectos de la presión
El efecto de las variaciones en la presión de un sistema en equilibrio depende de la reacción de que se trate y de que la reacción tenga lugar en fase gaseosa o en disolución. En las reacciones gaseosas las modificaciones en la presión afectarán a la posición de equilibrio si el número total de moles de gas del sistema varía en el transcurso de la reacción considerada.

• Superficie de Contacto.
A menor tamaño de la partícula, mayor superficie de contacto entre los reactivos.

• La concentración de los reactivos
Casi todas las reacciones químicas avanzan con más rapidez si se aumenta la concentración de uno o más de los reactivos. Es decir, que al variar la concentración de oxígeno se manifiesta un comportamiento diferente.
La velocidad de reacción disminuye conforme se reduce la concentración de los reactivos, y a la inversa, la velocidad aumenta cuando se incrementa la combinación de los reactivos.

• La temperatura a la cual se lleva a cabo la reacción
La rapidez de las reacciones químicas aumenta confirme se eleva la temperatura.
La medición de velocidades reacción deben efectuarse a temperaturas constantes porque el calentamiento las modifica.

• La presencia de catalizadores
La rapidez de muchas reacciones se puede aumentar agregando una sustancia que se conoce como catalizador. Para que se lleve a cabo una reacción química es necesario un cierto nivel de energía, esto se conoce como energía de activación. Un catalizador acelera la velocidad de la reacción disminuyendo la energía de activación y sin modificar el producto y sin ser consumido durante la reacción. Las enzimas son catalizadores biológicos, moléculas de proteínas que actúan como catalizadores aumentando la velocidad de reacciones bioquímicas específicas.

• Velocidad de Reacción
La velocidad de un suceso se define como el cambio que tiene lugar en un intervalo de tiempo. La velocidad de la reacción inversa aumenta progresivamente en el curso de la reacción porque la concentración aumenta continuamente. La velocidad de reacción total que observamos neta será, por tanto, la diferencia entre las velocidades de las reacciones directa e inversa.

• Ecuación cinética
La proporcionalidad entre la velocidad de reacción y las concentraciones molares de los reactivos da origen a la ecuación cinética de los reactivos da origen a la ecuación cinética cuando el signo de dicha proporcionalidad se sustituye por el de igualdad, acompañado de una constante de proporcionalidad K.

III. HIPÓTESIS

En una reacción química, un cambio en la temperatura, la presión o la concentración de los reactivos o los productos en el equilibrio químico provoca el desplazamiento del equilibrio en uno u otro sentido (reacción directa o inversa) según este principio.

Así, el aumento de temperatura causa reacciones que absorben energía, pero si la temperatura desciende se producen reacciones que desprenden energía. El aumento de presión favorece reacciones que disminuyen el volumen; sucede lo contrario cuando la presión baja. Al incrementar cualquier concentración se provocan reacciones que gastan el material añadido, y al disminuirla se favorecen reacciones que forman dicho material.

IV. MATERIALES Y REACTIVOS

 Matraz Erlenmeyer
 Cobre en polvo
 Un Tapón bihoradado
 Un tubo de desprendimiento
 Embudo de Seguridad
 Ácido Nítrico
 Tubos de Ensaye
 Un tapón de corcho
 Dióxido de Nitrógeno (NO2)
 Una Jeringa

V. Bibliografía

 *Equilibrios químicos. Ed Omega.

*BARD, A.J.: Equilibrio químico. Ed del Castillo.

*GRAY, H.B. y HAIGHT, G.P.: Principios básicos de quimica. Ed Reverté.

* Encarta

*Enciclopedia Universal; Micronet