13.11: El efecto de un cambio en la temperatura

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En un equilibrio químico casi siempre hay una diferencia de energía, y por lo tanto en entalpía, entre los reactivos y los productos. La ecuación termoquímica para la disociación de N ₂ O ₄ por ejemplo, es

\[\text{N}_2\text{O}_4(g) \rightleftharpoons \text{2NO}_2(g) \nonumber \]

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Δ H _m = 54,8 kJ mol ^—1

Debido a esta diferencia de entalpía, cualquier cambio en el equilibrio hacia una mayor disociación resultará en la absorción de energía térmica y una disminución momentánea de la temperatura. Por el contrario, un cambio en la dirección inversa provocará un pequeño aumento de la temperatura. Si aumentamos la temperatura de una mezcla de N ₂ O ₄ y NO ₂, la mezcla debe responder de tal manera que se oponga al aumento de temperatura.

Esto puede suceder si algo de N ₂ O ₄ en la mezcla se disocia, ya que la absorción resultante de energía producirá un efecto de enfriamiento. Por lo tanto, esperaríamos que al elevar la temperatura de la mezcla de equilibrio, cambiáramos el equilibrio a favor de la disociación. De hecho vemos en el resultado del Ejemplo 3 del Cálculo del Alcance de una Reacción que elevando la temperatura de 200 a 600 K cambia una mezcla de equilibrio que es casi pura N ₂ O ₄ en una mezcla de equilibrio que es casi pura NO ₂.

En el caso general, si elevamos la temperatura de cualquier mezcla de especies que estén en equilibrio químico entre sí, el principio de Le Chatelier nos dice que desplazaremos el equilibrio en la dirección de aquellas especies con la energía superior. Así, si la reacción es endotérmica, como en la disociación que se acaba de discutir, elevar la temperatura oscilará el equilibrio hacia los productos, y el valor de la constante de equilibrio K _c aumentará con la temperatura.

Por el contrario, si la reacción es exotérmica, un aumento de la temperatura favorecerá a los reactivos, y K _c se hará más pequeño a medida que la temperatura aumente. También podemos darle la vuelta al argumento. Si encontramos una reacción para la cual K _c aumenta con la temperatura, sabemos inmediatamente que la reacción debe ser endotérmica. Por el contrario, si K _c disminuye a medida que aumenta la temperatura, la reacción debe ser exotérmica.