LA INADECUACIÓN CIENTÍFICA DEL PRINCIPIO DE LE CHATELIER

LA INADECUACIÓN CIENTÍFICA DEL PRINCIPIO DE LE CHATELIER

Derek Cheung

Departamento de Currículo e Instrucción, CUHK

El equilibrio químico es un tema importante en el plan de estudios de química de nivel avanzado de Hong Kong. Se espera que los estudiantes tengan una comprensión profunda del concepto de equilibrio dinámico. De particular importancia es su capacidad para predecir los efectos de las condiciones cambiantes sobre la posición del equilibrio químico. Para los estudiantes de Hong Kong, el principio de Le Chatelier (LCP) se ha convertido en una ayuda indispensable a la hora de realizar tales predicciones. Le Chatelier formuló el principio por primera vez en 1884 (Le Chatelier, 1884), pero él mismo no se limitó a una sola afirmación. Como resultado, diferentes autores de libros de texto pueden enunciar el principio de diferentes formas.

• El principio de Le Chatelier establece que si un sistema en equilibrio se somete a un cambio (concentración, presión o temperatura), la posición de equilibrio del sistema cambiará de manera que se minimice el efecto del cambio. (Wong y Wong, 2003, p. 113)
• Si un sistema en equilibrio se somete a un cambio, los procesos que tienen lugar tienden a contrarrestar el efecto del cambio. (Tong, 1995, pág.306)

Predicciones contradictorias del principio de Le Chatelier

Caso 1: Adición de un gas inerte a una mezcla de equilibrio gaseoso a volumen y temperatura constantes

Muchos autores de libros de texto (por ejemplo, Tong, 1995; Wong & Wong, 2003) argumentan que la adición de un gas inerte aumenta la presión total del sistema, pero no tiene ningún efecto sobre las concentraciones o las presiones parciales de los reactivos o los productos. Por lo tanto, la posición de equilibrio del sistema no cambiará. Sin embargo, es importante tener en cuenta que la presión total realmente se ha incrementado. Según LCP, el sistema debe ajustarse a sí mismo de tal manera que este aumento de presión se minimice y esto se puede lograr desplazando la posición de equilibrio hacia el lado del reactivo, formando más PCI, (g).

Caso 2: Adición de un gas inerte a una mezcla de equilibrio gaseoso a presión y temperatura constantes

Algunos maestros enfatizan que la adición de un gas inerte nunca altera la posición de equilibrio de un sistema químico porque no hay reacción entre el gas inerte y cualquiera de los químicos involucrados en las reacciones directa e inversa.

Caso 3: Adición o eliminación de una de las sustancias gaseosas de una mezcla en equilibrio a presión y temperatura constantes

La reacción N₂ (g) + 3 H, (g) -2 NH, (g) está en equilibrio en un reactor vacío equipado con un pistón móvil. Si se agrega una pequeña cantidad de N₂ (g) a la mezcla de equilibrio a temperatura y presión constantes, ¿qué pasará con el número de moléculas de NH, (g) cuando se restablezca el equilibrio?

Este es un ejemplo bien conocido para ilustrar la insuficiencia científica de LCP. Si aplicamos LCP mecánicamente, la posición de equilibrio debería desplazarse hacia la derecha para contrarrestar el efecto del aumento de N: (g). Sin embargo, la adición de N- (g) aumentará el volumen total del sistema. Instantáneamente, la concentración o presión parcial de Nxg) aumentará, pero la concentración o presión parcial de H₂ (g) disminuirá. Si aplicamos LCP, estos dos cambios en la concentración o presión parcial deben conducir a opuestos

Caso 4: Cambio de la temperatura de un sistema de equilibrio gaseoso a volumen constante Muchos autores de libros de texto mencionan el siguiente sistema de equilibrio:

La siguiente reacción está en equilibrio en un matraz sellado. Si se aumenta la temperatura de la mezcla de equilibrio, ¿qué pasará con la concentración de N₂O. (G) cuando se restablezca el equilibrio?

2 NO₂ (g) -N₂O. (G) AH-60 kJ mol-¹

Debido a que la reacción directa es exotérmica, LCP predice que el equilibrio debería desplazarse hacia la izquierda para contrarrestar el efecto del aumento de temperatura. Sin embargo, aumentar la temperatura también aumentará la presión total del sistema. Dado que hay una disminución en el número de moléculas gaseosas para la reacción directa, LCP predice que el equilibrio debe desplazarse hacia la derecha para contrarrestar el efecto del aumento de presión. Desafortunadamente, LCP no ofrece forma de decidir qué dirección del cambio de equilibrio predominará. Por lo tanto, LCP no puede dar una predicción definitiva si la reacción directa es exotérmica y tiene menos productos gaseosos que los reactivos gaseosos en la ecuación balanceada, o si la reacción directa es endotérmica y tiene más productos gaseosos que reactivos gaseosos en la ecuación balanceada.

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