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

La variación de equilibrio causada por un cambio de temperatura dependerá de si la reacción tal como esta escrita es exotérmica, o endotérmica.

Reacciones Exotérmicas

 Si la reacción es exotérmica se puede considerar al calor como uno de los productos, por lo que al aumentar la temperatura el equilibrio se desplaza hacia la izquierda.

A  +  B    AB  +  calor

 Si se disminuye la temperatura, el equilibrio se desplazará hacia la derecha.

Reacciones Endotérmicas

 Si la reacción es endotérmica, el calor se considera como un reactivo.

A  +  B  +  calor    AB

 Por lo tanto, si se aumenta la temperatura se favorece un desplazamiento del equilibrio hacia la derecha y si se disminuye, hacia la izquierda.

Ejemplo:
Para la siguiente reacción:

                4 HCl_(g)  +  O_2(g)   <---->   2 Cl_2(g)  +  2 H₂O_(g)

                    0,80         0,20                 1,60            1,60

los valores indicados corresponden a los moles de cada una de las especies cuando el sistema alcanza el equilibrio a 300ºC y una presión total de 629 atm. ¿A qué presión habrá que llevar al sistema para que se reduzca el número de moles de cloro a 1,00?

    El número de moles totales es n = 0,80 + 0,20 + 1,60 + 1,60 = 4,20 moles. Con éste valor y el de la presión total podemos determinar la presión parcial de cada gas
P_HCl = 629·(0,80/4,20) = 120 atm        P_Cl2 = P_H2O = 629·(1,60/4,20) = 239 atm
P_O2 = 629·(0,20/4,20) = 30,2 atm
        K_p =    _ (239)⁴___  = 0,52
                  (120)⁴·(30,2)
    Para que el número de moles de cloro (y de agua) se reduzca a 1,0 se tendrá que desplazar el equilibrio hacia la izquierda
               
                    4 HCl_(g)  +  O_2(g)   <---->   2 Cl_2(g)  +  2 H₂O_(g)  
                    0,80         0,20                 1,60            1,60
                        + 4x           + x                  - 2x             - 2x
siendo 1,60 - 2x = 1,0    luego x = 0,3
    En en nuevo estado de equilibrio el número de moles de todas las especies será:
      EQ.2       4 HCl_(g)  +  O_2(g)   <---->   2 Cl_2(g)  +  2 H₂O_(g)   
                     2,0             0,5                   1,0             1,0
n' = 2,0 + 0,5 + 1,0 + 1,0 = 4,5 moles
    Usando de nuevo la expresión de la constante de equilibrio, determinamos la nueva presión total:

        0,52 =  1  ·          (1,0/4,5)⁴                  de donde P = 1,1 atm
                    P    (2,0/4,5)⁴· (0,5/4,5)