Efecto del cambio de temperatura en el equilibrio
Cambiar la concentración o la presión perturba un equilibrio porque el cociente de reacción se aleja del valor de equilibrio. Cambiar la temperatura de un sistema en equilibrio tiene un efecto diferente: un cambio en la temperatura en realidad cambia el valor de la constante de equilibrio. Sin embargo, podemos predecir cualitativamente el efecto del cambio de temperatura al tratarlo como un estrés en el sistema y aplicar el principio de Le Chatelier.
Cuando el hidrógeno reacciona con el yodo gaseoso, se desarrolla calor.
[ ce {H2 (g) + I2 (g) rightleftharpoons 2HI (g)} ; ; ΔH = mathrm {−9.4 ; kJ ; (exotérmico)} label {15.7. 5} ]
Debido a que esta reacción es exotérmica, podemos escribirla con calor como producto.
[ ce {H2 (g) + I2 (g) rightleftharpoons 2HI (g)} + text {heat} label {15.7.6} ]
El aumento de la temperatura de la reacción aumenta la energía interna del sistema. Por lo tanto, aumentar la temperatura tiene el efecto de aumentar la cantidad de uno de los productos de esta reacción. La reacción se desplaza hacia la izquierda para aliviar el estrés, y hay un aumento en la concentración de H 2 e I 2 y una reducción en la concentración de HI. Bajar la temperatura de este sistema reduce la cantidad de energía presente, favorece la producción de calor y favorece la formación de yoduro de hidrógeno.
Cuando cambiamos la temperatura de un sistema en equilibrio, la constante de equilibrio para la reacción cambia. La disminución de la temperatura en el sistema HI aumenta la constante de equilibrio: en el nuevo equilibrio, la concentración de HI ha aumentado y las concentraciones de H 2 e I 2 disminuyeron. Elevar la temperatura disminuye el valor de la constante de equilibrio, de 67.5 a 357 ° C a 50.0 a 400 ° C.
La temperatura afecta el equilibrio entre ( ce {NO_2} ) y ( ce {N_2O_4} ) en esta reacción
[ ce {N2O4 (g) rightleftharpoons 2NO2 (g)} ; ; ; ΔH = mathrm {57.20 ; kJ} label {15.7.7} ]
El valor positivo de ΔH nos dice que la reacción es endotérmica y podría escribirse
[ ce {calor} + ce {N_2O4 (g) rightleftharpoons 2NO2 (g)} label {15.7.8} ]
A temperaturas más altas, la mezcla de gases tiene un color marrón oscuro, indicativo de una cantidad significativa de moléculas marrones ( ce {NO_2} ). Sin embargo, si ejercemos tensión en el sistema enfriando la mezcla (retirando energía), el equilibrio se desplaza hacia la izquierda para suministrar parte de la energía perdida por el enfriamiento. La concentración de incoloro ( ce {N_2O_4} ) aumenta, y la concentración de marrón ( ce {NO_2} ) disminuye, haciendo que el color marrón se desvanezca.
La descripción general de cómo las diferentes perturbaciones afectan las propiedades de equilibrio de la reacción se tabula en la Tabla ( PageIndex {1} ).
| Perturbación | Cambio observado a medida que se restablece el equilibrio | Dirección del cambio | Efecto sobre K |
|---|---|---|---|
| reactivo agregado | el reactivo agregado se consume parcialmente | hacia productos | ninguno |
| producto añadido | el producto agregado se consume parcialmente | hacia los reactivos | ninguno |
| disminución del volumen / aumento de la presión del gas | la presión disminuye | hacia el lado con menos moles de gas | ninguno |
| aumento del volumen / disminución de la presión del gas | la presión aumenta | hacia el lado con más moles de gas | ninguno |
| aumento de temperatura | el calor se absorbe | hacia productos para endotermia, hacia reactivos para exotérmica | cambios |
| disminución de la temperatura | se desprende calor | hacia reactivos para endotermia, hacia productos para exotérmica | cambios |