3 QUIMICA Schaum

260 CAPÍTULO 16 TERMODINÁMICA Y EQUILIBRIO QUÍMICO
El argumento anterior se apoya en algunos cálculos. La ecuación necesaria es:
o bien, si todos los estados son estándar,
Al combinar las ecuaciones (16-8) y (16-10) se obtiene:
G H T S (16-9)
G o H o T S o (16-10)
ln K
Ho
RT So
R
(16-11)
Si ∆H o y ∆S o son un tanto independientes de la temperatura, como lo son en la mayor parte de las reacciones, la ecuación
(16-11) indica que ln K es una función decreciente de T para ∆H o < 0 (reacción exotérmica). Entonces, K misma
es una función decreciente de T. Una disminución de K equivale a un desplazamiento del equilibrio para favorecer la
formación de las sustancias cuyas concentraciones están en el denominador de la ecuación de K (los reactivos).
En caso de que ∆H o > 0 (reacción endotérmica), K aumenta al incrementar T y el equilibrio se desplaza para favorecer
la formación de los productos.
Efecto de cambios en la presión
Cuando aumenta la presión de un sistema en equilibrio, la reacción se desplaza en la dirección que baja la presión,
reduciendo el volumen de los gases.
EJEMPLO 4 En la síntesis de metanol (con todas las sustancias en estado gaseoso), la reacción directa está acompañada de una
disminución del volumen. La cantidad total de moles de gases es menor en la derecha que en la izquierda de esta reacción:
Entonces
CO 2H 2
CH 3 OH
3 moles de gas 1 mol de gas
3 volúmenes de gas 1 volumen de gas suponiendo un comportamiento como gases ideales
Un desplazamiento hacia la derecha aliviará el aumento en la presión. Es importante reconocer que el valor de K no cambia al
aumentar la presión; sólo cambian las presiones.
La figura 16-1 muestra otra forma de aumentar el rendimiento de metanol. Es una manera de incrementar la presión
reduciendo el volumen del sistema. Este sistema responderá tratando de reducir la presión, desplazando el equilibrio
hacia la derecha, y aumentará el rendimiento del metanol.
Un cambio en la presión no afectará las cantidades relativas de las sustancias en equilibrio, en cualquier sistema
gaseoso en el que la cantidad de moléculas que reaccionan sea igual a la cantidad producida. Por ejemplo, no hay
cambio de concentraciones en la reacción H 2 CO 2 CO H 2 O, porque no se obtiene menor cantidad de moléculas
(moles del gases) en un lado. En otras palabras, ni la reacción directa ni la inversa cambian la cantidad neta de las
moléculas de gases.
Todo efecto de la presión sobre los sistemas en equilibrio donde intervienen estados físicos mixtos (gases y sólidos
o gases y líquidos) se debe a un cambio en la concentración de las moléculas de los gases. En general, los sólidos puros
y los líquidos puros no se comprimen y entonces su concentración no debe cambiar cuando cambie la presión. Es
Pistón
Cilindro
Figura 16-1