En esta lección
- Video de la lección (próximamente)
- Apuntes de la lección
- Ejemplos resueltos
- Ideas clave
- Alineación con AP
Llévatelo
- Diapositivas de la lección (en inglés) (PDF)
- Hoja de práctica (próximamente)
Pregunta esencial
¿Cómo explican Q y K el principio de Le Châtelier?
En el Tema 7.9 predijimos desplazamientos con reglas. Esta lección muestra por qué funcionan esas reglas, con matemáticas que ya conocemos: comparar Q y K.
El video de la lección llegará pronto. Mientras tanto, lee la lección de abajo.
Una perturbación cambia Q o K
| Perturbación | ¿Cambia Q? | ¿Cambia K? |
|---|---|---|
| Agregar o quitar una sustancia | sí | no |
| Cambiar el volumen (los moles de gas son distintos) | sí | no |
| Cambiar la temperatura | no* | sí |
*Q no cambia al principio, pero K se aleja de ella.
En el equilibrio, Q = K. Una perturbación rompe esa igualdad. En cualquier caso, Q ≠ K, así que el sistema se desplaza hasta que Q = K otra vez.
Adición de un reactivo
![Q = [productos]/[reactivos] con una flecha hacia arriba junto a los reactivos. En una recta numérica, Q queda a la izquierda de K, con una flecha de Q hacia K.](https://i0.wp.com/zornscience.org/wp-content/uploads/2026/10/7-10-reaction-quotient-and-le-chateliers-principle-03.png?resize=969%2C885&ssl=1)
- Los reactivos están en el denominador de Q. Agregas reactivo → el denominador crece → Q baja.
- Ahora Q < K, así que la reacción va en dirección directa (Tema 7.7).
- Los productos se acumulan y los reactivos se consumen hasta que Q vuelve a subir hasta K. Eso es lo que dice Le Châtelier: “agregas un reactivo, el sistema se desplaza a la derecha”.
Adición de un producto
![Q = [productos]/[reactivos] con una flecha hacia arriba junto a los productos. En una recta numérica, Q queda a la derecha de K, con una flecha de Q de regreso hacia K.](https://i0.wp.com/zornscience.org/wp-content/uploads/2026/10/7-10-reaction-quotient-and-le-chateliers-principle-04.png?resize=969%2C885&ssl=1)
- Los productos están en el numerador. Agregas producto → Q sube.
- Ahora Q > K, así que la reacción avanza en dirección inversa hasta que Q vuelve a bajar hasta K. Eso es un desplazamiento a la izquierda.
- Quitar un producto hace lo contrario: Q baja por debajo de K y la reacción se desplaza a la derecha.
Cambio del volumen y Q
![Para N2O4 ⇌ 2NO2, Q = [NO2]²/[N2O4]. Después de reducir el volumen a la mitad, Qnueva = (2[NO2])²/(2[N2O4]) = (4/2) × Q = 2Q.](https://i0.wp.com/zornscience.org/wp-content/uploads/2026/10/7-10-reaction-quotient-and-le-chateliers-principle-05.png?resize=1200%2C377&ssl=1)
- Si reduces el volumen a la mitad, todas las concentraciones se duplican al instante.
- En N2O4 ⇌ 2NO2, el numerador está al cuadrado, así que se multiplica por 22 = 4. El denominador solo se duplica. 4/2 = 2, así que Q se duplica.
- Ahora Q > K, así que la reacción se desplaza a la izquierda, hacia el N2O4, el lado con menos moles de gas. Justo lo que predice Le Châtelier.
La temperatura cambia K
| Tipo de reacción | Si la calientas | Si la enfrías |
|---|---|---|
| Endotérmica (ΔH > 0) | K aumenta | K disminuye |
| Exotérmica (ΔH < 0) | K disminuye | K aumenta |
- Endotérmica: el calor actúa como un reactivo. Exotérmica: el calor actúa como un producto.
- Justo después de un cambio de temperatura, Q todavía no ha cambiado, pero K ya se movió. Luego las concentraciones se desplazan hasta que Q alcanza el nuevo valor de K.
Gráfica de una perturbación
- Las líneas planas del inicio indican que el sistema está en equilibrio.
- Un pico vertical repentino indica que se agregó una sustancia. Aquí se agregó N2.
- Las demás se ajustan poco a poco: el sistema se desplaza a la derecha, así que el N2 baja un poco desde su pico, el H2 disminuye y el NH3 aumenta.
- Los tamaños siguen los coeficientes: el H2 baja unas 3 veces más que el N2, y el NH3 sube unas 2 veces más. Después las tres se aplanan en un nuevo equilibrio.
Ejemplos resueltos
Primero intenta resolver cada problema por tu cuenta y luego abre la solución para revisar tu trabajo.
Ejemplo 1: Adición de un reactivo
Para H2(g) + I2(g) ⇌ 2HI(g), Kc = 50.0. Un sistema está en equilibrio con [H2] = 0.100 M, [I2] = 0.100 M y [HI] = 0.707 M. Se agrega H2 extra y [H2] sube de golpe a 0.200 M. Calcula Q y predice el desplazamiento.
Mostrar la solución
- Escribe la expresión de Q: Qc = [HI]2 / [H2][I2]
- Sustituye los valores justo después de la perturbación: Qc = (0.707)2 / (0.200)(0.100). El I2 y el HI todavía no han tenido tiempo de cambiar.
- Simplifica: (0.707)2 = 0.4998 ≈ 0.500, y (0.200)(0.100) = 0.0200, así que Qc = 0.500 / 0.0200
- Calcula: Qc = 25.0
- Respuesta: Q = 25.0 < K = 50.0, así que la reacción se desplaza a la derecha y [HI] aumenta. Esto coincide con Le Châtelier: se agregó un reactivo y el sistema se desplazó alejándose de él.
Ejemplo 2: Compresión de una mezcla de gases
Para N2O4(g) ⇌ 2NO2(g), una mezcla en equilibrio tiene [N2O4] = 0.200 M y [NO2] = 0.0400 M. El volumen se reduce de repente a la mitad. Calcula Q justo después y predice el desplazamiento.
Mostrar la solución
- Encuentra K con los valores en el equilibrio: Kc = [NO2]2 / [N2O4] = (0.0400)2 / 0.200 = 0.00160 / 0.200 = 0.00800
- Duplica todas las concentraciones: nueva [N2O4] = 0.400 M, nueva [NO2] = 0.0800 M
- Calcula Q: Qc = (0.0800)2 / 0.400 = 0.00640 / 0.400 = 0.0160
- Compara: Q = 0.0160 > K = 0.00800. Q es exactamente el doble de K, como se predijo.
- Respuesta: Q > K, así que la reacción se desplaza a la izquierda, hacia el N2O4 (menos moles de gas).
Ejemplo 3: Calentamiento de una reacción exotérmica
Para 2NO2(g) ⇌ N2O4(g), ΔH = −57.2 kJ/molrxn. La temperatura aumenta. ¿Cambia K? ¿Cambia Q de inmediato? ¿Hacia dónde se desplaza el sistema?
Mostrar la solución
- Lee ΔH: ΔH < 0, así que la reacción directa es exotérmica y el calor es un producto.
- Efecto en K: al calentar una reacción exotérmica, K disminuye. La temperatura es la única perturbación que cambia K.
- Efecto en Q: justo después de calentar, todavía no ha reaccionado ninguna molécula, así que las concentraciones y Q siguen igual.
- Compara: Q era igual a la K anterior, y la nueva K es menor, así que ahora Q > K.
- Respuesta: K disminuye, Q no cambia de inmediato y el sistema se desplaza a la izquierda, hacia el NO2 (más café). Esto coincide con el matraz en agua caliente del Tema 7.9.
Práctica
La hoja de práctica llegará pronto.
Diapositivas de la lección
Ideas clave
- Cualquier perturbación hace que Q ≠ K.
- Cambiar una concentración o el volumen cambia Q.
- Cambiar la temperatura cambia K.
- El sistema se desplaza en la dirección que regresa Q a K.
De vuelta a la pregunta esencial: una perturbación separa a Q de K, y el desplazamiento que predice el principio de Le Châtelier es simplemente la reacción que regresa Q a K. A continuación, el Tema 7.11, Introducción a los equilibrios de solubilidad, donde aplicamos el equilibrio a las sales que se disuelven en agua.
Alineación con AP
Esta lección cubre el Tema 7.10, Cociente de reacción y principio de Le Châtelier, de la Unidad 7 (Equilibrio) de la Descripción del curso y del examen (CED, por sus siglas en inglés) de AP Chemistry del College Board. Objetivo de aprendizaje:
- 7.10.A: Explicar las relaciones entre Q, K y la dirección en la que avanzará una reacción reversible para llegar al equilibrio.
Conocimiento esencial: 7.10.A.1, 7.10.A.2
Habilidad sugerida: 5.F Rutinas matemáticas. Calcular, estimar o predecir una cantidad desconocida a partir de cantidades conocidas, eligiendo y siguiendo una ruta de cálculo lógica y cuidando la precisión (por ejemplo, haciendo análisis dimensional y cuidando las cifras significativas).