EQUILÍBRIO QUÍMICO
Prof. Mano
INTRODUÇÃO
a) A queima de um palito de fósforo ocorre até que o
reagente seja totalmente consumido.
Reações assim são consideradas irreversíveis.
b) No entanto existem sistemas em que as reações ocorrem
simultaneamente nos dois sentidos, direto e inverso.
Sistemas assim são denominados reversíveis.
c) Representação desse sistema:
d) Ocorre tanto em processos físicos como em químicos.
vd
H2O (liquida)
H2O (vapor)
vi
vd = Velocidade Direta
vi = Velocidade Inversa
No equilíbrio temos: vd = vi
REAÇÕES REVERSÍVEIS
Reação reversível é aquela que ocorre simultaneamente
nos dois sentidos, direto e inverso.
O equilíbrio é atingido por um sistema FECHADO quando a
velocidade da reação direta e inversa igualam-se, mas suas
propriedades macroscópicas permanecem constantes.
1
N2O4 (g)
incolor
2
2NO2 (g)
castanho
1 = reação direta
2 = reação inversa
GRÁFICOS
Velocidade x tempo
vd = vi
Equilíbrio
As concentrações molares dos reagentes e produtos
permanecem constantes quando o equilíbrio químico é
atingido e as velocidades direta e inversa são iguais
Concentração x tempo
N2O4 (g)
[N2O4] > [NO2] ou [R] > [P]
2NO2 (g)
[N2O4] = [NO2] ou [R] = [P]
[N2O4] < [NO2] ou [R] < [P]
CONSTANTE DE EQUILÍBRIO (Kc) EM FUNÇÃO
DAS CONCENTRAÇÕES MOLARES DOS
PARTICIPANTES DA REAÇÃO
vd
aA + bB
cC + dD
vi
vd = kd [A]a . [B]b
vi = ki [C]c . [D]d
No equilíbrio, igualamos vd = vi, temos
kd [A]a . [B]b = ki [C]c . [D]d
kd = [C]c . [D]d
ki [A]a . [B]b
Kc = [C]c . [D]d
[A]a . [B]b
= [Produtos]
[Reagentes]
EQUILÍBRIO HETEROGÊNIO
Só fazem parte de Kc as substâncias nas fases gasosa ou
solução aquosa. A concentração em mol/L de um sólido e
da água líquida é constante e seu valor é incluído no
próprio valor de Kc, não havendo sentido em colocá-los
na expressão de Kc.
A(s) + 2BC(aq)
AC2(g) + B2(s)
2H2(g) + 1O2(g)
2H2O(l)
Kc =
Kc = [AC2]
[BC]2
_1___
[O2] [H2]2
exercícios
ATIVIDADES
1. Escreva as expressões de Kc para as reações:
a) 2 SO2(g) + O2(g) ↔ 2 SO3(g)
b) N2(g) + 3 H2(g) ↔ 2 NH3(g)
c) Fe2O3(s) + 3 CO(g) ↔ 2 Fe(s) + 3 CO2(g)
d) C12H22O11(aq) + H2O(l) ↔ 2 C6H11O6(aq)
e) CaO(s) + CO2(g) ↔ CaCO3(s)
2. (FAAP-SP) Atualmente o processo industrial
utilizado para a fabricação de H2SO4 é o
chamado “processo de contato”. Nesse processo
o enxofre é queimado originando SO2(g). Este gás,
juntamente com o O2(g) é introduzido num conversor
catalítico, quando ocorre a reação dada. Supondo que
o espaço livre do conversor seja de 100 litros e nele
estejam confinados (em equilíbrio) 80 mol de SO2(g),
120 mol de O2(g) e 200 mol de SO3(g), sob dadas
condições de pressão e temperatura.
Qual o valor de Kc para esta reação:
2 SO2(g) + 1 O2(g) ↔ 2 SO3(g)
3. Temos representadas no gráfico as concentrações
dos reagentes e produtos de uma reação
do tipo: A + B ↔ C + D. Ocorrendo no sentido
direto a partir do tempo zero.
Tem-se [A] = [B] e [C] = [D], estando estes valores
representados no gráfico. Determine Kc.
4. (Odonto-Diamantina-MG) Com base no gráfico
a seguir, determine o tempo inicial em que
o equilíbrio é atingido e o valor da constante de
equilíbrio para a reação:
A + B ↔ 2X + 2Y.
INTERPRETAÇÃO DO VALOR DE Kc
NO EQUILÍBRIO
Considere a reação:
2NO(g) + O2(g)
2NO2(g)
Kc = ___[NO2]2__
[NO]2 . [O2]
Se Kc > 1, concentração dos produtos é maior que a dos
reagentes. Favorece a reação direta (vd).
Se Kc < 1, concentração dos reagentes maior que a dos
produtos. Favorece a reação inversa (vi).
CONSTANTE DE EQUILÍBRIO EM TERMOS
DE PRESSÃO PARCIAL DE UM GÁS: Kp
Devem ser representados apenas componentes gasosos
2CO(g) + O2(g)
2CO2(g)
C(s) + O2(g)
CO2(g)
Kp = __(pCO2)2___
(pCO)2 . (pO2)
Kp = (pCO2)
(pO2)
RELAÇÃO MATEMÁTICA ENTRE Kc e Kp
Kp = Kc (RT)∆n
R = 0,082 atm . L . mol-¹ . K-¹
T = temperatura em Kelvin (K)
∆n = n° mols dos produtos – n° mols dos reagentes
Quando ∆n = 0
Temos:
H2(g)+ Cl2(g)
2HCl(g)
Kp = Kc (RT)∆n
Kp = Kc (RT)0
Kp = Kc
OBSERVAÇÕES GERAIS
a) Na expressão do Kc NÃO podem ser representados os
componentes sólidos e H2O(líquida).
b) Na expressão do Kp, só devem ser representados
componentes gasosos.
c) A relação entre Kp e Kc é dada pela equação: Kp = Kc (RT)∆n
d) Tanto Kc como Kp só variam com a TEMPERATURA
DESLOCAMENTO DO
EQUILÍBRIO QUÍMICO
DESLOCAMENTO DE EQUILÍBRIO
PRINCÍPIO DE CHATELIER
Um sistema em equilíbrio pode ser deslocado no sentido:
Reagentes
Produtos
PRINCÍPIO DE CHATELIER
Quando se exerce uma ação sobre um sistema em
equilíbrio, este se desloca no sentido de fugir da
força aplicada.
FATORES QUE DESLOCAM O EQULÍBRIO
1. Temperatura
2. Pressão
3. Concentração
INFLUÊNCIA DA VARIAÇÃO DE PRESSÃO
Pressão
Pressão
Volume
Volume
Aumento da pressão desloca o equilíbrio para
o lado de MENOR volume gasoso
Aumento da pressão desloca o equilíbrio
para o lado de MENOR volume
N2(g) + 3H2(g)
⇔
2 NH3(g)
4 mol
2 mol
4 volumes
2 volumes
4 x 22,4 L
2 x 22,4 L
Diminuição da pressão desloca o equilíbrio
para o lado de MAIOR volume
N2(g) + 3H2(g)
⇔
2 NH3(g)
A Amônia é fabricada pela reação acima, porém seu
rendimento (Kc) é muito baixo e para aumentar o
rendimento desta reação de síntese (formação) por meio
do aumento da pressão.
Nas indústrias utiliza-se pressão de
200 atmosferas
OBSERVAÇÕES:
1. A variação de pressão NÃO tem influência sobre
sistemas NÃO GASOSOS
Diminuição da pressão desloca o equilíbrio
para o lado de MAIOR volume
CaCO3(s)
1 mol
0 volume
⇔
CaO(s) + CO2(g)
2 mol
1 volume
Aumento da pressão desloca o equilíbrio
para o lado de MENOR volume
Diminuição da pressão desloca o equilíbrio
para o lado de MAIOR volume
C(s) + H2O(g) ⇔
2 mol
1 volume
CO(g) + H2(g)
2 mol
2 volumes
Aumento da pressão desloca o equilíbrio
para o lado de MENOR volume
2. A variação de pressão NÃO tem influência sobre
sistemas que ocorrem SEM variação do volume
H2(g) + I2(g
2 mol
2 volumes
⇔
2HI(g)
2 mol
2 volumes
Aumento ou diminuição na pressão NÃO desloca o equilíbrio,
pois os volumes gasosos são IGUAIS.
Fe2O3(s) + 3CO(g)
⇔ 2FeO(s) + 3CO2(g)
4 mol
5 mol
3 volumes
3 volumes
Aumento ou diminuição na pressão NÃO desloca o
equilíbrio, pois os volumes gasosos são IGUAIS
INFLUÊNCIA DA VARIAÇÃO
DE TEMPERATURA
Um aumento de temperatura desloca o equilíbrio no
sentido da reação endotérmica.
Uma diminuição da temperatura desloca o equilíbrio
para o lado da reação exotérmica.
(Lei de Van’t Hoff).
Diminuição da temperatura desloca
o equilíbrio para o lado em que a reação
libera calor (EXOTÉRMICO)
2 H2(g) + O2(g) ⇔ 2H2O(g)
∆H = –285 kJ
Aumento da temperatura desloca
o equilíbrio para o lado em que a reação
absorve calor (ENDOTÉRMICO)
INFLUÊNCIA DA VARIAÇÃO
DA CONCENTRAÇÃO
Um aumento de concentração de uma
das substâncias em equilíbrio, desloca o equilíbrio
para o lado que consome a substância adicionada.
Uma diminuição de concentração de uma substância
em equilíbrio, desloca o equilíbrio para o
lado que produz essa substância.
A
+
B
[A] e/ou [B]
[A] e/ou [B]
⇔
C
+ D
Desloca o equilíbrio
no sentido direto
Desloca o equilíbrio
no sentido inverso
A
+
B
⇔
C
+ D
[C] e/ou [D]
Desloca o
equilíbrio no
sentido inverso
[C] e/ou [D]
Desloca o
equilíbrio no
sentido direto
Hemoglobina + O2
⇔
oxi-hemoglobina
Em grandes altitudes a concentração de oxigênio é menor.
Isto acarreta desconfortos aos atletas que se deslocam de
uma região como o Brasil para a Bolívia, pois a falta de
oxigênio provoca um deslocamento do equilíbrio na reação
acima, para o lado esquerdo, diminuindo a concentração
de oxi-hemoglobina no sangue, que é responsável pelo
transporte de oxigênio para as células do nosso
organismo.
[O2]
Desloca o equilíbrio
no sentido inverso,
para repor O2.
Catalisadores: São substâncias que aceleram
uma reação, diminuindo o tempo para que o equilíbrio
seja alcançado, MAS NÃO DESLOCAM O EQUILÍBRIO.
Diminuem a energia de ativação nos dois sentidos
(direto e inverso), aumentando igualmente a velocidade nos dois sentidos
Ea sem
catalisador
∆Ea
Ea com
catalisador
∆H