Prof. Alexandre D. Marquioreto
Introdução

No início do século XX, a expectativa da explosão da
primeira guerra mundial gerou uma desesperada
necessidade por compostos a base de nitrogênio, como os
nitratos NO31-;

A maior utilização desse composto, nitrato, está na
agricultura e na fabricação de explosivos;

Sua fonte de extração estava em depósitos no Chile, e o
limitado composto não poderia suprir a demanda;

Além disso, com a expectativa da guerra, as rotas
marítimas estavam vulneráveis a ataques, comprometendo
a obtenção do composto.
Introdução

Sabendo que o ar atmosférico é rico em nitrogênio,
cientistas de ambos os lados do confronto tentaram
converter o nitrogênio em compostos;

Com muita determinação, aplicação e um pouco de sorte, o
químico alemão Fritz Haber conseguiu recolher o
nitrogênio do ar, transformando-o
em uma fonte
abundante de compostos para a agricultura e armamentos;

O sucesso de Fritz Haber se baseou nos conceitos de
equilíbrio químico, o qual estudaremos a partir de agora.
Equilíbrio Químico
Considere a reação: CO2(g) + H2(g) → CO(g) + H2O(v)
[ ]
Equilíbrio
[CO2]
[H2]
[CO] ou [H2O]
t1
t2
t3
tempo
Nota-se que em t3 as [ ] estão constantes, portanto, a reação atingiu o equilíbrio,
cuja as velocidades dos reagentes se igualam as dos produtos. Assim, a reação é
Representada da seguinte forma:
CO2(g) + H2(g)
CO(g) + H2O(v)
Princípio de Le Châtelier

Quando sistemas em equilíbrio são submetidos a
qualquer perturbação exterior, o equilíbrio deslocase no sentido contrário a fim de minimizar esta
perturbação.

Quando a perturbação favorece a formação de
produtos, diz-se: deslocamento para direita.

Quando a perturbação favorece a formação de
reagentes, diz-se: deslocamento para esquerda.
Princípio de Le Châtelier
[ ]
Mais NH3 é formado
[NH3]
Alguma quantidade
de H2 é consumida
[H2]
[N2]
Quantidade de
N2 adicionada é
consumida
N2 adicionado
Sistema em
equilíbrio
Sistema em uma nova
posição de equilíbrio
tempo
Deslocamento de Equilíbrio
Químico
Fatores que influenciam no deslocamento do equilíbrio:



Concentração das espécies;
Temperatura;
Pressão.
Obs.: Os catalisadores não influem no deslocamento
equilíbrio, apenas acelera a reação.
do
Deslocamento de Equilíbrio
Químico

Concentração
2 CrO42- + 2H+
Amarelo
Cr2O72- + H2O
Alaranjado
Aumento da [CrO42-] ou [H+] há consumo, portanto o
equilíbrio deslocará para direita, prevalecendo a cor
alaranjado.
Aumento da [Cr2O72-] ou água desloca o equilíbrio para a
esquerda, prevalecendo a cor amarelo. Isso também pode
ser feito pela adição de NaOH, pois ocorre o consumo de
H+, tendo o mesmo efeito.
Deslocamento de Equilíbrio
Químico

Temperatura
N2(g) + 3 H2(g)
Exotérmico
Endotérmico
2 NH3(g)
∆H < 0
Aumento da temperatura desloca o equilíbrio no sentido
da reação endotérmica ( para esquerda).
Diminuição da temperatura desloca o equilíbrio no
sentido da reação exotérmica ( para direita).
Deslocamento de Equilíbrio
Químico

Pressão
Redução da pressão
desloca para maior
volume.
Aumento da pressão
desloca para menor
volume.
Deslocamento de Equilíbrio
Químico

Pressão
1 N2(g) + 3 H2(g)
1V
3V
4V
2 NH3(g)
2V
2V
Aumento da pressão desloca para o menor volume.
Diminuição da pressão desloca para o maior volume.
Constante de Equilíbrio
Químico

Constante de equilíbrio (Kc) – temperatura constante
Considere a reação genérica:
aA + bB
Reação direta
cC + dD
Reação inversa


Reação direta e expressão da velocidade
Vdireta = kd . [A]a . [B]b
Reação inversa e expressão da velocidade
Vinversa = ki . [C]c . [D]d
Vdireta = Vinversa
kd = [C]c . [D]d
ki = [A]a . [B]b
kd . [A]a . [B]b = ki . [C]c . [D]d
Kc = [C]c . [D]d
[A]a . [B]b
Onde: ∆n = (c + d) – (a + b)
Kc = [produto]α (mol/L)∆n
[reagente]β
Constante de Equilíbrio
Químico
 Kp : Constante de equilíbrio gasoso – temperatura constante
Nas reações em fase gasosa, as concentrações dos reagentes e dos
produtos também podem ser expressas em termos das suas pressões
parciais
Condidre o seguinte sistema em equilíbrio.
1 N2O4 (g)  2 NO2 (g)
Podemos escrever;
Kp = p2 NO2
p1 N2O4
Onde, PNO2 e PN2O4 são respectivamente, as pressões parciais (em atm)
de NO2 e N2O4 no equilíbrio.
KP significa que as concentrações de equilíbrio estão expressas em termos
de pressão.
Constante de Equilíbrio
Químico

Relação entre Kc e Kp
Kp = Kc . (R . T)∆n
Em que :
R = 0,082 L.atm/K. mol
∆n = (nº de mol do produto no estado gasoso) – (nº de mol do
reagente no estado gasoso)
Obs.: Substâncias na fase sólida possuem atividade constante e não
influenciam no cálculo da constante, portanto, será considerado 1
na expressão do cálculo da constante.
Constante de Equilíbrio
Químico

O significado de Kc e Kp
Kc ou Kp > 1 → significa formação de produto
(deslocamento para a direita)
Kc ou Kp < 1 → significa formação de reagente
(deslocamento para a esquerda)
Kc ou Kp = 1 → significa que não há deslocamento
no equilíbrio
Exercício de Equilíbrio
Químico

Cálculo de Kc e Kp
1) (UFPB) Um recipiente de 4L contêm carbonato de
cálcio sólido, o qual se decompõe a 600K, segundo a
equação:
CaCO3(s) ↔ CaO(s) + CO2(g)
Determine os valoes de Kc e Kp para esta reação,
sabendo-se que no equilíbrio são encontrados 10 mols
de CO2(g)
Dado: R = 0,082 atm . L / mol . K
Exercício de Equilíbrio
Químico

Resolução
Kc = [CO2]
nota-se que as outras espécies não
entram na expressão de equilíbrio porque são sólidas
e com isso, atividade constante.
Kc = [10 mol/4L]
Kc = 2,5 mol/L
Kp = 2,5 . (0,082 . 600)1
Kp = 123 atm
Exercício de Equilíbrio
Químico
2) Sabendo que K é igual a 69 para a reação:
N2(g) + 3 H2(g) ↔ 2 NH3(g)
a 500 ºC e que a análise de um recipiente de 7L
mostrou que a 500 ºC se encontravam presentes, no
estado líquido, 3,71 mols de hidrogênio e 4,55 mols de
amoníaco, então o número de mols de nitrogênio
presente no recipiente é:
a) 0,144 b) 0,288
e) 0,653
c) 0,414
d) 0,510
Exercício de Equilíbrio
Químico

Resolução
Kc =
[N2] =
[NH3]2
[N2] . [H2]3
[4,55/7]2
69 . [3,71/7]3
[N2] = 0,0411 mol/L
[N2] = n
n = [N2] . V(l)
V(L)
69 = [4,55/7]2
[N2] . [3,71/7]3
[N2] =
0,4225
10,273
n = [0,0411] . 7
n = 0,288 mol N2
Referência Bibliográfica
Atkins, Peter; Jones, Loretta. Princípios de química:
questionando a vida moderna e o meio ambiente; trad.
Ignez Caracelli...[et. al.]. – Porto Alegre: Brookman,
2001.
Fonseca, Martha Reis Marques da. Química: físicoquímica. São Paulo: FTD, 2007.
Salvador, Edgard; Usberco, João. Conecte química, 2. –
São Paulo: Saraiva, 2011.
Russel, John Blair. Química Geral; tradução e revisão
técnica Márcia Guekezian ... [et. al.] – 2ª ed. – São Paulo:
Pearson Makron Books, 1994. Volume II.