El principio de Le Châtelier explicado con una cinta de goma

El principio de Le Châtelier se suele asociar a la química, pero en realidad se puede aplicar a cualquier sistema en equilibrio sobre el que se realiza una perturbación. El principio establece que el sistema reaccionará de tal modo que los efectos de la perturbación tiendan a cancelarse.

Se puede realizar un experimento sencillo de ciencia de materiales para ilustrar el principio de Le Châtelier. Basta una simple cinta de goma como la de la figura que se ve en la cabecera y una balanza. Se prepara el dispositivo como se ve en la imagen.

La pesa puede ser de unos 150 g. El soporte puede ser el clásico que se usa en los laboratorios para colocar buretas. Se debe ajustar su altura de modo que la masa registrada en la balanza sea de unos 20 g (más o menos). Se anota el peso exacto. Después se coloca una bombilla incandescente de alta intensidad, encendida, lo más cerca posible de la tira de goma, sin tocarla, manteniéndola un rato (un minuto, por ejemplo). O bien se aplica otra fuente de calor, como la de un secador de pelo. El objetivo es que la goma se caliente. Y se registra el cambio de masa.

¿Qué cabría esperar? Quizá la intuición nos diga que la goma se ablandaría, por lo cual tendría menos resistencia y la balanza detectaría más peso. Sin embargo, sucede lo contrario.

La explicación, resumida, es la siguiente. La goma está hecha de caucho. Este material es un elastómero (es decir, tiene remarcables propiedades elásticas). Su elasticidad la debe a estar formado por cadenas que están enlazadas entre sí por enlaces covalentes. En la siguiente imagen, a la izquierda, se ve la estructura microscópica de las cadenas cuando la goma está relajada, y a la derecha cómo se ordenan debido a una deformación de estiramiento. Entre las formas comprimida y estirada existe, pues, un equilibrio:

Resulta que el proceso tal como está dibujado es exotérmico (ΔH < 0). Dicho de otro modo, “sale” calor en el término de la derecha. Por lo tanto, por el principio de Le Châtelier, la aplicación de calor desplazaría el equilibrio hacia la izquierda, para compensar. Es decir, al aumentar la temperatura se favorecería la forma comprimida. Por lo tanto, la cinta se encoge y eso hace que el peso sobre la balanza disminuya.

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