Equilibrio Químico 7.2. Principio de Le Châtelier: modificación de la presión y el volumen

Generalmente, cuando se modifica la presión de un sistema en equilibrio a temperatura constante, el sistema deja de estar en equilibrio y necesita reajustarse para volver a alcanzarlo. Del mismo modo, si modificamos el volumen también modificamos la presión y por tanto el sistema también deja de estar en equilibrio. Para modificar la presión de un sistema podemos introducir un gas inerte a volumen constante (lo cual no varía el equilibrio químico porque no varía las presiones parciales de los compuestos que intervienen en el mismo) o podemos variar al volumen del recipiente.

Si variamos el volumen del recipiente también varía la presión ya que:

P·V = n·R·T

Son magnitudes inversamente proporcionales, de forma que al aumentar el volumen disminuye la presión y viceversa.

Considerando el siguiente equilibrio químico:

N_2(g) + 3H_2(g) ⇔ 2NH_3(g)

Se cumplirá que:

Si reducimos el volumen a la mitad, se duplicarán las concentraciones de las especies con respecto a las del equilibrio. Así:

[N₂] = 2[N₂]_e

[H₂] = 2[H₂]_e

[NH₃] = 2[NH₃]_e

Como vemos, Q_c ya no es igual a K_c, el sistema ha dejado de estar en equilibrio al variar el volumen y debe evolucionar para recuperarlo. Como Q_c < K_c, el sistema evolucionará hacia la derecha, hacia la formación de más NH₃. Lo que ocurre es que, al aumentar la presión, el sistema se desplaza en el sentido en el que hay menos moles de gas. A la izquierda de la reacción hay 4 moles de gas (1 de N₂ y 3 de H₂) y a la derecha hay 2 moles de gas (2 de NH₃). En general:

• Un aumento de la presión (o disminución del volumen) provoca que el sistema evolucione en el sentido en el que hay menos volumen, es decir, donde el número de moles gaseosos es menor.
• Una disminución de la presión (o aumento del volumen) provoca que el sistema evolucione en el sentido en el que hay más moles, es decir, donde el número de moles gaseosos es mayor.

Así, en el caso de la reacción del amoníaco:

Si ↓V o ↑P, la reacción se desplaza hacia la derecha

Si ↑V o ↓P, la reacción se desplaza hacia la izquierda

Ahora bien, cabe destacar que, si en un equilibrio químico tenemos el mismo número de moles a la izquierda y a la derecha, una variación de la presión o del volumen no afectará al equilibrio químico. Por ejemplo:

N_2(g) + O_2(g) ⇔2NO_(g)

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