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EQUILÍBRIO QUÍMICO
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EQUILÍBRIO QUÍMICO
• O que é equilíbrio químico?
• Quais são os aspectos qualitativos e
quantitativos mais importantes?
Propriedades de Um Equilíbrio
Sistemas em equilíbrio são:
• DINÂMICOS (em movimento
constante)
• REVERSÍVEIS
• Podem ser atingidos de
qualquer direção
Rosa para azul
Co(H2O)6Cl2  Co(H2O)4Cl2 + 2 H2O
Azul para rosa
Co(H2O)4Cl2 + 2 H2O  Co(H2O)6Cl2
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Dinamismo do Equilíbrio
• Equilíbrio – dois processos opostos que ocorrem
com velocidades iguais, em movimento constante
Velocidade da
reação direta
=
Velocidade da
reação inversa
A Velocidade da mulher é
igual à Velocidade da esteira,
em sentido oposto
Tanto a esteira quanto a mulher
continuam se movendo, mas
macroscopicamente o sistema
não se altera
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Dinamismo do Equilíbrio
Velocidade da reação direta =
Velocidade da reação inversa
i
A
B
d
H2O(s)  H2O(l)  H2O(g)
I2(H2O)  I2(CCl4)
Co(H2O)4Cl2 + 2 H2O  Co(H2O)6Cl2
CO(g) + 2 H2(g)  CH3OH(g)
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Equilíbrio Químico
Fe3+ + SCN- 
+
Fe(H2O)63+ + SCN-
FeSCN2+

Fe(SCN)(H2O)53+
+ H2O
Equilíbrio Químico
Fe3+ + SCN- 
FeSCN2+
• Após um certo tempo, as concentrações de
reagentes e produtos se tornam constantes,
mas não necessariamente iguais.
• As reações direta e inversa continuam depois
de atingido o estado de equilíbrio.
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Exemplos de
Equilíbrios
Químicos
Formação de
estalactites e estalagmites
CaCO3(s) + H2O(liq) + CO2(g)

Ca2+(aq) + 2 HCO3-(aq)
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Reversibilidade no Equilíbrio Químico
• Tecnicamente, todas as reações químicas são
um equilíbrio, ou seja, não se completa. Mas
quando a concentração de reagentes ou
produtos é MUITO BAIXA, diz-se que a reação
aconteceu completamente.
Exemplo: H+(aq) + OH-(aq)  H2O(l)
H+(aq) + OH-(aq)
H2O(l)
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Reversibilidade no Equilíbrio
Químico
• Teoria das Colisões: Quando 2 moléculas A e B colidem
uma com a outra numa orientação apropriada e com
suficiente energia, elas podem reagir formando novas
moléculas, os produtos C e D.
A+B  C+D
• O diagrama de energia potencial para esta colisão,
supostamente exotérmica, pode ser apresentado como:
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A+B  C+D
Complexo Ativado
Energia
Potencial
Ea, f
Reagentes
A+B
Produtos
C+D
DH
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Reversibilidade no Equilíbrio Químico
• A partir de um momento, quantidades significativas de C
e D são formadas, e sua concentração começa a aumentar.
Torna-se inevitável que uma molécula de C colida com
uma de D. Se esta colisão ocorrer com energia e
orientação adequadas, elas podem reagir e formar
novamente as moléculas originais A e B.
C+D  A+B
• Este evento, supostamente endotérmico, apresenta o
seguinte diagrama de energia potencial:
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C+D  A+B
Complexo Ativado
Energia
Potencial
Ea ,b
Reagentes
A+B
DH
Produtos
C+D
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Reversibilidade no Equilíbrio Químico
Qualquer reação que ocorra em extensão
significativa tanto nos sentidos direto como
inverso é chamada de reação reversível:
A+ B C + D
Aspectos Quantitativos do Equilíbrio
Químico
• CONSTANTE DE EQUILÍBRIO
Suponha que a reação a seguir ocorra de forma elementar
em ambos os sentidos e que inicialmente apenas A e B
estejam presentes no vaso de reação.
aA + bBcC + dD
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A CONSTANTE DE EQUILÍBRIO
A , B
Inicialmente,
Velocidade da Reação: rf  k f [A][B]
Velocidade da
reação direta
Inicialmente C e D não estão presentes, ou seja, não há
reação inversa. Há apenas a reação direta:
A+B  C+D
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A CONSTANTE DE EQUILÍBRIO
Após um certo tempo, a concetração
de C e D cresce e a reação inversa
começa a acontecer também:
A , B,
C,D
C+D  A+B
Velocidade da Reação: rb  kb [C][D]
Velocidade da
Reação Inversa
Conforme a reação prossegue, as concentrações
de A e B caem, ao passo que as de C e D
aumentam. As velocidades das reações direta e
inversa seguem o seguinte comportamento:
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A CONSTANTE DE EQUILÍBRIO
rf  k f [A][B]
rb  kb [C][D]
rf
rb
Quando as velocidades se tornam iguais, as concentrações de A,
B, C e D não mais mudam no tempo. Atingiu-se o equlíbrio
químico. No entanto, lembre-se que ao nível molecular tanto a
reação direta quanto a inversa continuam ocorrendo, pois o
equilíbrio é dinâmico, só que ocorrem continuamente na mesma
velocidade.
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A CONSTANTE DE EQUILÍBRIO
rf  rb
 k f [A][B]  kb [C][D]
[C][D] k f


 a constant  K
[A][B] kb
Para o exemplo realizado
na lousa e para uma
formulação mais completa,
levando-se em conta a lei
de ação das massas:
Concentrações de Produtos
c
d
K 
 C  D 
a
b
 A   B
Concentrações de Reagentes
Se K é conhecida, pode-se prever as
concentrações de reagentes ou produtos.
Determinação de K
2 NOCl(g)  2 NO(g) + Cl2(g)
Coloque 2,00 mol de NOCl em um frasco de
1,00 L. No equilíbrio você encontra 0,66
mol/L de NO. Calcule K.
Solução
Construa uma tabela de concentrações
[NOCl]
[NO]
[Cl2]
Inicial
2,00
0
0
Variação
Equilíbrio
0,66
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Determinação de K
2 NOCl(g)  2 NO(g) + Cl2(g)
Coloque 2,00 mol de NOCl em um frasco de
1,00 L. No equilíbrio você encontra 0,66
mol/L de NO. Calcule K.
Solução
Construa uma tabela de concentrações
[NOCl]
[NO]
[Cl2]
Inicial
2,00
0
0
Variação
-0,66
+0,66
+0,33
Equilíbrio
1,34
0,66
0,33
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Determinação de K
2 NOCl(g)  2 NO(g) + Cl2(g)
[NOCl]
[NO]
[Cl2]
Inicial
2,00
0
0
Variação
-0,66
+0,66
+0,33
Equilíbrio
1,34
0,66
0,33
2
[NO] [Cl2 ]
K
[NOCl]2

0,66 0,33
K
 0,080
2
1,34
2
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Determinação de K
Exemplos
Escreva as expressões de constante de equilíbrio
para as seguintes reações:
Equações Químicas
balanceadas
N2 (g) + 3H2 (g)
2HI(g)
2NH3 (g)
H2 (g) + I2 (g)
2SO2 (g) + O2 (g)
2SO3 (g)
Kc
[NH3 ]2
Kc 
[N 2 ][H 2 ]3
[H 2 ][I 2 ]
Kc 
[HI]2
[SO3 ]2
Kc 
[SO2 ]2 [O2 ]
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Relações Envolvendo a Constante de
Equilíbrio
• A reversão de uma reação causa a inversão de K.
• A multiplicação dos coeficientes por um fator
comum eleva a constante de equilíbrio à potencia
correspondente.
• A divisão dos coeficientes por um fator comum leva
à raiz correspondente da constante de equilíbrio.
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Combinando Expressões de Constante
de Equilíbrio
N2O(g) + ½O2  2 NO(g)
N2(g) + ½O2  N2O(g)
N2(g) + O2  2 NO(g)
Kc= ?
Kc(2)=
2,7x10-18
Kc(3)= 4,7x10-31
[N2O]
=
[N2][O2]½
[NO]2
=
[N2][O2]
[NO]2
[NO]2 [N2][O2]½
1
-13
Kc=
=
K
=
=
1,7x10
c(3)
[N2O][O2]½ [N2][O2] [N2O]
Kc(2)
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Gases: A constante de Equilíbrio, KP
• Misturas de gases são soluções, da mesma forma
que os líquidos.
• Use KP, baseado nas pressões parciais dos gases.
Equações Químicas
balanceadas
N2 (g) + 3H2 (g)
2HI(g)
2NH3 (g)
H2 (g) + I2 (g)
Kp
Kc
[NH3 ]2
Kc 
[N 2 ][H 2 ]3
[H 2 ][I 2 ]
Kc 
[HI]2
2
2SO2 (g) + O2 (g)
2SO3 (g)
[SO3 ]
Kc 
[SO2 ]2 [O2 ]
Kp 
Kp 
Kp 
2
pNH
3
pN2 pH3 2
pH2 pI2
2
pHI
2
pSO
3
2
pSO
pO2
2
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Líquidos e Sólidos Puros
• As expressões das constantes de equilíbrio
não têm termos de concentração para fases
líquidas ou sólidas de um determinado
componente (isto é, sólidos ou líquidos
puros).
C(s) + H2O(g)  CO(g) + H2(g)
[CO][H2]
Kc =
e Kp =
[H2O]2
PCOPH2
PH2O2
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Escrevendo e Manipulando
Expressões de K
Sólidos NUNCA
aparecem em
expressões de
equilíbrio.
S(s) + O2(g)
 SO2(g)
[SO2 ]
K
[O2 ]
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Queima de Calcário
CaCO3(s)  CaO(s) + CO2(g)
Kc = [CO2]
KP = PCO2(RT)
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Escrevendo e Manipulando
Expressões de K
Sólidos NUNCA aparecem em
expressões de equilíbrio.
NH3(aq) + H2O(liq)

NH4+(aq) + OH-(aq)
[NH 4+ ][OH- ]
K
[NH3 ]
O Significado de K
1.
Podemos dizer se a reação é
reagente- ou produto-favorecida.
Para N2(g) + 3 H2(g)  2 NH3(g)
Kc =
[NH3 ]2
[N2 ][H2 ]3
= 3.5 x 108
Conc. de produtos é muito maior que
a de reagentes no equilíbrio.
A reação é fortemente produto-
favorecida.
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O Significado de K
Para AgCl(s) 
Ag+(aq) + Cl-(aq)
Kc = [Ag+] [Cl-] = 1,8 x 10-5
Conc. de produtos é muito
menor que a de reagentes no
equilíbrio.
A reação é fortemente
reagentefavorecida.
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Produto- ou Reagente- Favorecida
Produto-favorecida
Reagente-favorecida