Efectos de la presion sobre la constante de equilibrio (K)

Universidad de Guayaquil Facultad de Ingeniería Química Ingeniería Química Química Analítica
4to Semestre "C" Ariel Baque Onofre    Efectos de la presion sobre la constante de equilibrio (K)

Las variaciones de presión sólo afectan a los equilibrios en los que intervienen algún gas y cuando hay variaciones de volumen en la reacción.

En la reacción de formación del amoniaco, hay cuatro moles en el primer miembro y dos en el segundo; por tanto, hay una disminución de volumen de izquierda a derecha:

N_{2 (g)} + 3 H_{2 (g)} Û 2 NH_{3 (g)}

Si disminuimos el volumen del sistema el efecto inmediato es el aumento de la concentración de las especies gaseosas y , por tanto, de la presión en el recipiente. Dicho aumento se compensa parcialmente si parte del N₂ y del H₂ se combinan dando NH₃, pues así se reduce el número total de moles gaseosos y, consecuentemente, la presión total. El equilibrio se desplaza hacia la derecha.

Si aumentamos el volumen ocurrirá todo lo contrario.

Ejemplo:

La formación del trióxido de azufre por oxidación del dióxido es un paso intermedio en la fabricación del ácido sulfúrico.  La constante de equilibrio (K_p) de la reacción:
                        2 SO_2(g)  +  O_2(g) <--> 2 SO_3(g) es 0.13 a 830ºC.  En un experimento se hacen reaccionar 2.00 moles de dióxido de azufre con 2.00 moles de oxígeno. ¿Cúal debe ser la presión total de equilibrio para tener un rendimiento del 70% en trióxido de azufre?

    Escribimos de nuevo la reacción con los moles en el equilibrio
                        2 SO_2(g)  +  O_2(g)  <--> 2 SO_3(g)
    n(inic.)            2.00        2.00
    n(equi.)        2.00 - 2x    2.00 -x            2x
    n(totales) = 4.00 - x
    Por ser el redimiento del 70%  entonces 2x = 1.4  luego x = 0.7 moles
    Calculamos las fracciones molares de cada gas en el equilibrio:
    X(SO₂) = 0.6/3.3 = 0.18    X(O₂) = 1.3/3.3 = 0.40     X(SO₃) = 0.42
    Y aplicamos la expresión de la constante para calcular la presión total en el equilibrio:

            0.13 =         (0.42)²       ·   1        de donde P = 105 atm.
                        (0.18)² ·(0.40)      P