Aplicación práctica: uso del principio de LeChatelier

Principio de Le Chatelier

Comencemos con un poco de química de mantequilla de maní y mermelada. Eche un vistazo a la ecuación:

En esta reacción, la mantequilla de maní y la mermelada se combinan para formar un sándwich de mantequilla de maní y mermelada, que abreviamos PBJ. La mantequilla de maní y la jalea son reactivos y el PBJ es un producto.

Tenga en cuenta las flechas dobles, que muestran que la reacción está en equilibrio , lo que significa que la reacción puede moverse tanto hacia adelante como hacia atrás, está ocurriendo al mismo tiempo y al mismo ritmo.

En otras palabras, imagina un montón de mantequilla de maní y mermelada combinándose para hacer sándwiches de PBJ. Al mismo tiempo, algunos de los sándwiches de PBJ están siendo desmantelados y devueltos a mantequilla de maní y mermelada.

Comprender el equilibrio puede resultar confuso, incluso con PBJ. Afortunadamente, existen algunas reglas que nos ayudan, incluido el Principio de Le Chatelier , que dice que si la reacción experimenta algún cambio, ya sea un cambio de temperatura, un cambio de presión o un cambio de concentración, el equilibrio cambiará para contrarrestar ese cambio.

Por ejemplo, agreguemos un poco de mantequilla de maní adicional al lado reactivo de nuestra reacción. ¿Qué piensas tú que sucederá?

Para empezar, dado que hay más mantequilla de maní, aumentan las posibilidades de que un poco de mantequilla de maní encuentre algo de gelatina. Esto da como resultado que el equilibrio se empuje hacia el lado del producto, dando como resultado más sándwiches de mantequilla de maní y mermelada. Pero, dado que la mantequilla de maní reacciona con la jalea, esto reducirá la cantidad de jalea.

La química de PBJ es divertida, pero exploremos todo esto con reactivos y productos reales.

Concentración

A partir del ejemplo de PBJ, tenemos algunos indicios de cómo la concentración afectará una reacción. Si se aumenta la concentración de un reactivo o un producto, entonces el equilibrio se desplazará al otro lado de la reacción. Por ejemplo, si se incrementa un reactivo, el equilibrio se desplazará hacia los productos.

Si se reduce un reactivo o un producto, el equilibrio cambiará para compensarlo. Por ejemplo, si se reduce un reactivo, el equilibrio se desplazará hacia el lado del reactivo.

Problema 1: concentración

Para la siguiente reacción:

A. ¿Qué sucede con el equilibrio si hay un aumento en la concentración de H 2?

B. ¿Qué sucede con el equilibrio si hay una disminución en la concentración de H 2?

• Paso 1: Determine si la concentración aumentó o disminuyó. Para la parte A, se incrementó en el lado del reactivo y para la parte B, disminuyó en el lado del reactivo.
• Paso 2: Utilice el principio de Le Chatelier para determinar cómo afecta el equilibrio. Para la parte A, dado que se incrementó en el lado del reactivo, el equilibrio se desplazará hacia el lado del producto. Para la parte B, sabemos que la concentración se redujo en el lado del reactivo, por lo que el equilibrio se desplazará hacia el lado del reactivo.

Temperatura

En problemas de temperatura, determinar cómo cambiará el equilibrio depende de si la reacción es endotérmica , donde se absorbe energía, o exotérmica , donde se libera energía. Para simplificar, tenga en cuenta que:

• Exotérmico: reactivo —> producto + calor
• Endotérmico: reactivo + calor -> producto

Puede pensar en “calor” como un producto o reactivo adicional, y cuando la temperatura aumenta, imagine que la parte de “calor” de la ecuación aumenta. Piense en los problemas de concentración que acabamos de hacer y podrá determinar cómo cambiará el equilibrio (es decir, aumentar la temperatura aumentará la “concentración” de calor).

Recuerde, sabemos que aumentar un reactivo o producto hará que el equilibrio se desplace al otro lado de la reacción. Por ejemplo, si aumentamos la temperatura en una reacción exotérmica, el equilibrio se desplazará hacia los reactivos. Si se reduce la temperatura, puede pensar que el “calor” se reduce y, por lo tanto, se cambia el equilibrio para equilibrarlo. Por ejemplo, si la temperatura se reduce en una reacción endotérmica, el equilibrio se desplazará hacia el reactivo.

Problema 2: temperatura

Para la siguiente reacción:

A. ¿Qué pasará si aumenta la temperatura?

B. ¿Qué pasará si baja la temperatura?

• Paso 1: Determine si la reacción es endotérmica o exotérmica. Aquí, el calor está en el lado del producto, por lo que la reacción libera calor o es exotérmica.
• Paso 2: Para la parte A, dado que es exotérmica, un aumento de temperatura hará que el equilibrio se desplace hacia los reactivos. Para la parte B, dado que la temperatura está disminuyendo en una reacción exotérmica, el equilibrio se desplazará hacia el producto.

Presión

Cambiar la presión impacta más a los gases que a los sólidos o líquidos, por lo que aquí nos centraremos en los gases. El aumento de la presión desplazará el equilibrio hacia el lado de la ecuación con menos moles. Una disminución de la presión desplazará el equilibrio hacia el lado con más lunares. ¿Y si los lunares son iguales? Entonces la presión no lo afecta. Los lunares están representados por los coeficientes delante de los símbolos del elemento.

Problema 3: Presión

Para la siguiente reacción:

A. ¿Qué pasará con el equilibrio si se aumenta la presión?

B. ¿Qué pasará con el equilibrio si se reduce la presión?

• Paso 1: Cuente los moles en el lado del reactivo y del producto. Aquí puede ver que hay 3 moles en el lado del reactivo y 2 moles en el lado del producto.
• Paso 2: utilice el principio de Le Chatelier para averiguar cómo cambió el equilibrio. Para la parte A, dado que la presión aumentó, el equilibrio se desplazará hacia el lado con menos moles (lado del producto). Para la parte B, dado que la presión disminuyó, el equilibrio se desplazará hacia el lado con más moles (reactivos).

Resumen de la lección

El principio de Le Chatelier establece que cuando una reacción en equilibrio experimenta algún cambio, ya sea un cambio de temperatura, un cambio de presión o un cambio de concentración, el equilibrio cambiará para contrarrestar ese cambio. Exploramos la concentración, la temperatura y la presión.

• Concentración: si la concentración de un producto aumenta, el equilibrio se desplazará hacia el lado del reactivo (y viceversa). Si la concentración se reduce en el lado del producto, el equilibrio se desplazará hacia el lado del producto (y viceversa).
• Temperatura: esto depende de si la reacción es endotérmica , o absorbe calor, o si es exotérmica , lo que significa que libera calor y se comporta de la misma manera que las reglas que rigen la concentración.
• Presión: el aumento de presión desplazará el equilibrio hacia el lado con menos lunares. Disminuir la presión desplaza el equilibrio hacia el lado con más lunares.