Page 679 - Quimica - Undécima Edición

14.5 Factores que afectan el equilibrio químico 649

Note que P y V se relacionan en forma inversa: a mayor presión menor volumen, y vice-
versa. Observe también que el término (n/V) es la concentración del gas en mol/L, y varía
directamente con la presión.
Suponga que el sistema en equilibrio
N 2 O 4 (g) Δ 2NO 2 (g)

está adentro de un cilindro acoplado a un émbolo móvil. ¿Qué pasaría si aumentamos la
presión de los gases empujando el émbolo a temperatura constante? Como el volumen
disminuye, la concentración (n/V) de NO 2 y de N 2 O 4 aumenta. Dado que la concentración
de NO 2 está elevada al cuadrado en la expresión de la constante de equilibrio, el incre-
mento de la presión aumenta el numerador más que el denominador. El sistema ya no
está en equilibrio, así que
2
[NO 2 ] 0
Q c 5
[N 2 O 4 ] 0
Por consiguiente, Q c . K c , y la reacción neta se desplazará hacia la izquierda hasta que
Q c 5 K c (fi gura 14.9). Por el contrario, una disminución en la presión (aumento de volu-
men) hará que Q c , K c , y la reacción neta se desplazará hacia la derecha hasta que Q c
5 K c . (Esta conclusión también se puede predecir mediante el principio de Le Châtelier.)
En general, un aumento en la presión (disminución de volumen) favorece la reacción
neta que reduce el número total de moles de gases (en este caso, la reacción hacia la iz-
quierda), y una disminución en la presión (aumento de volumen) favorece la reacción
neta que aumenta el número total de moles de gases (aquí, la reacción hacia la derecha).
Para las reacciones en las que no cambia el número de moles de gases, el cambio de
presión (o de volumen) no modifi ca la posición de equilibrio. Figura 14.9 El efecto de un
Es posible modifi car la presión de un sistema sin cambiar su volumen. Suponga que incremento de la presión en el
equilibrio de N 2 O 4 (g) Δ2NO 2 (g).
el sistema NO 2 –N 2 O 4 está contenido en un recipiente de acero inoxidable de volumen
constante. Aumentamos la presión total en el recipiente añadiendo un gas inerte (por
ejemplo, helio) al sistema en equilibrio. La adición de helio a volumen constante aumen-
ta la presión total del gas y disminuyen las fracciones molares de NO 2 y de N 2 O 4 ; pero
la presión parcial de cada gas, dada por el producto de su fracción molar y la presión
total, no cambia (vea la sección 5.6). Por consiguiente, en tales casos la presencia de un
gas inerte no altera el equilibrio.
El ejemplo 14.12 muestra el efecto del cambio de presión sobre la posición de equi-
librio.

Ejemplo 14.12
Considere los siguientes sistemas en equilibrio:
a) 2PbS(s) 1 3O 2 (g) Δ 2PbO(s) 1 2SO 2 (g)
b) PCl 5 (g) Δ PCl 3 (g) 1 Cl 2 (g)
c) H 2 (g) 1 CO 2 (g) Δ H 2 O(g) 1 CO(g)
Prediga la dirección de la reacción neta en cada caso al aumentar la presión (disminución del
volumen) del sistema a temperatura constante.
Estrategia Un cambio en la presión puede afectar sólo el volumen de un gas, pero no el de
un sólido debido a que éstos (y los líquidos) son más difíciles de comprimir. La tensión
aplicada es un incremento en la presión. De acuerdo con el principio de Le Châtelier, el
sistema se ajustará para compensar parcialmente esta tensión. En otras palabras, el sistema se
ajustará para disminuir la presión. Esto se puede lograr al desplazarse hacia el lado de la
ecuación que tiene menos moles de gas. Recuerde que la presión es directamente
proporcional a los moles del gas: PV 5 nRT, de manera que P ~ n.
(continúa)