Ejemplo trabajado: Usar el principio de Le Chȃtelier para predecir desplazamientos en el equilibrio

El monóxido de carbono reacciona con  el gas hidrógeno para producir metanol. Digamos que la reacción está  en equilibrio y tenemos que   averiguar en qué dirección se romperá el  equilibrio, a la izquierda, a la derecha,   o ver si no pasa nada, mientras intentamos  realizar cambios en la reacción en equilibrio. Por ejemplo, si agregamos algo de gas  hidrógeno a nuestra reacción en equilibrio,   estamos aumentando la concentración  de uno de nuestros reactantes. Según el principio de Le Châtelier, la  reacción neta se moverá en la dirección   que disminuye la alteración  que se ejerce sobre el sistema.  Así que si la alteración aumenta la  cantidad de uno de los reactantes,   el equilibrio se desplazará hacia la derecha  para deshacerse de una parte de ese reactante. En el inciso B, se elimina algo de metanol. De modo que si estamos disminuyendo la   concentración de nuestro producto, el equilibrio  cambiará para producir más de nuestro producto,   por lo tanto, el equilibrio se  desplazará hacia la derecha. A continuación, se aumenta el  volumen de la reacción en equilibrio.  Si aumentamos el volumen, disminuimos la presión,   por lo tanto, podríamos considerar que la  alteración consiste en disminuir la presión. El principio de Le Châtelier dice que  la reacción neta se irá en la dirección   que disminuye la alteración así que si la  alteración consiste en disminuir la presión,   la reacción neta cambiará para  aumentar la presión y podemos   saber en qué dirección sucede eso  mirando la ecuación balanceada. En el lado reactante, hay un mol de gas más dos  moles de gas para un total de tres moles de gas.  En el lado del producto, solo hay un mol de gas,   así que hay 3 moles de gas a la izquierda  y solo un mol de gas a la derecha. Dado que la reacción neta va a intentar aumentar  la presión, el equilibrio se desplaza hacia la   izquierda, hacia el lado en que va a formar  más moles de gas, aumentando así la presión. A continuación, intentamos agregar  un poco de gas neón a nuestra   mezcla de reacción en equilibrio. Bueno, el gas neón es un gas inerte,   lo que significa que no reacciona con  los reactantes ni con los productos. Y si miramos la expresión para el cociente de  reacción Qp, el gas de neón no está incluido.  Por lo tanto, agregar gas neón  no va a cambiar el valor de Qp,   por lo que la reacción permanece en equilibrio. Entonces la respuesta es que no hay  cambio cuando se agrega un gas inerte.  Y eso puede sonar un poco extraño  al principio porque agregar gas neón   implica aumentar la presión total,  dado que estamos agregando un gas. Sin embargo, las presiones  parciales siguen siendo las   mismas. Así que las presiones  parciales para el metanol,   el monóxido de carbono y el gas hidrógeno  permanecen iguales y por lo tanto Q no cambia. A continuación, agregamos un catalizador  a nuestra reacción en equilibrio.  Los catalizadores aceleran las reacciones  reduciendo la energía de desactivación.  Sin embargo, el catalizador acelerará  el avance y las reacciones inversas   en la misma medida y por tanto la  reacción permanece en equilibrio.  De modo que no hay cambio cuando se agrega  un catalizador a una reacción en equilibrio. Y luego, en el inciso F intentemos bajar la  temperatura de la reacción en equilibrio.  Bueno, esta reacción es exotérmica porque  Delta H es menor que 0, por lo tanto,   podemos tratar el calor como un producto. Entonces continuamos y escribimos   calor en el lado del producto. Si tratamos el calor como un producto,   disminuir la temperatura es como disminuir la  cantidad de nuestro producto, por lo tanto,   la reacción neta se moverá hacia la  derecha para producir más producto. Si esa reacción se mueve hacia la  derecha, podemos pensar que es un   aumento en la cantidad de productos y por tanto  una disminución en la cantidad de reactantes. Y cuando aumentamos los productos y  disminuimos los reactantes, aumenta   el valor de la constante de equilibrio. Por lo tanto, dismunuir la temperatura   provoca un aumento en la constante de  equilibrio para una reacción exotérmica. Tengamos en cuenta que cambiar  la temperatura en el inciso F   es el único cambio que en realidad  afecta la constante de equilibrio. De modo que de A a E, la constante de  equilibrio se mantuvo con el mismo valor.