Ciências da Natureza e suas
Tecnologias - Química
Ensino Médio, 2° Ano
Deslocamento de equilíbrio (princípio de Le Chatelier):
Concentação, pressão
QUÍMCA, 2º Ano
Deslocamento de equilíbrio: concentração, pressão
Relembrando conceitos
Características do equilíbrio:
• as velocidades da reação direta (v1) e da reação inversa (v2)
são iguais;
H2  I2 
 2HI
• todo equilíbrio químico é um equilíbrio dinâmico;
• externamente, tem-se a impressão de que tudo cessa, mas
isso não ocorre. Tanto a reação direta como a reação inversa
permanecem ocorrendo, com a mesma velocidade.
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Deslocamento de equilíbrio: concentração, pressão
Relembrando conceitos
Características do equilíbrio:
• assim sendo, as concentrações das espécies presentes
permanecem constantes;
• uma reação reversível tende, naturalmente, ao equilíbrio (estado
de menor energia);
• o equilíbrio químico só pode ser obtido nas reações que ocorrem
em sistema fechado (ou seja, não ocorre troca de matéria).
Aberto Fechado
Isolado
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Deslocamento de equilíbrio: concentração, pressão
Vídeo sobre equilíbrio molecular
http://www.youtube.com/watch?feature=player_emb
edded&v=aixS4QiV-tk
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Deslocamento de equilíbrio: concentração, pressão
Deslocando o equilíbrio:
• ao atingir o estado de equilíbrio,
o sistema tende a permanecer
nesse estado desde que não
ocorra nenhuma perturbação
externa;
• Henri Louis Le Châtelier estudou
os sistemas em equilíbrio e os
fatores que os afetavam;
• foi ele quem elaborou um
princípio (que tem seu nome)
para
explicar
esse
comportamento.
Imagem: Autor desconhecido/ Domínio Público
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Deslocamento de equilíbrio: concentração, pressão
Deslocando o equilíbrio
• Princípio de Le Chatelier:
“Quando se provoca uma perturbação sobre o
sistema em equilíbrio, ele tende a se deslocar no
sentido de fuga frente à ação aplicada (tende a
anular a ação aplicada), tentando se ajustar a uma
nova situação de equilíbrio.”
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Deslocamento de equilíbrio: concentração, pressão
Deslocamento do equilíbrio
Efeito da concentração
Considere o processo de Haber (obtenção de amônia):
N2(g) + 3 H2(g) ⇄ 2 NH3(g)
• suponhamos que tenhamos N2, H2 e NH3 em um recipiente
mantido à temperatura constante em equilíbrio;
• mediremos a concentração de equilíbrio de cada uma das três
substâncias;
• em seguida, adicionaremos N2 recipiente.
• O que ocorrerá?
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Deslocamento de equilíbrio: concentração, pressão
Deslocamento do equilíbrio
Efeito da concentração:
N2(g) + 3 H2(g) ⇄ 2 NH3(g)
• a concentração de N2 aumenta repentinamente devido à
quantidade adicionada;
• a resposta do sistema é voltar ao estado de equilíbrio
novamente;
• isso será feito diminuindo a concentração de N2 e H2,
enquanto aumenta a concentração de NH3;
• é isso que normalmente escutamos quando o equilíbrio "foi
deslocado para a direita".
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Deslocamento de equilíbrio: concentração, pressão
Deslocamento do equilíbrio
Efeito da concentração:
N2(g) + 3 H2(g) ⇄ 2 NH3(g)
E se adicionarmos NH3 ao sistema em equilíbrio?
• Nesse caso, o sistema reagirá novamente para estabelecer o
equilíbrio aumentando as concentrações de N2 e H2.
• Dizemos que o equilíbrio "foi deslocado para a esquerda".
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Deslocamento de equilíbrio: concentração, pressão
Deslocamento do equilíbrio
Efeito da concentração
Resumindo o efeito da concentração, temos:
– aumento na concentração dos reagentes (ou diminuição
na concentração dos produtos)
• desloca o equilíbrio para a direita ();
– diminuição na concentração dos reagentes (ou aumento
na concentração dos produtos)
• desloca o equilíbrio para a esquerda ().
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Deslocamento de equilíbrio: concentração, pressão
Deslocamento do equilíbrio
Efeito da pressão:
• considere o mesmo sistema anterior (processo de Haber):
N2(g) + 3 H2(g) ⇄ 2 NH3(g)
• suponhamos que, repentinamente, o volume do recipiente
seja diminuído (mantendo a temperatura constante);
• as quantidades de N2, H2 e NH3 não serão imediatamente
afetadas. Contudo, suas concentrações aumentarão
imediatamente.
• Como o sistema reagirá?
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Deslocamento de equilíbrio: concentração, pressão
Deslocamento do equilíbrio
Efeito da pressão:
N2(g) + 3 H2(g) ⇄ 2 NH3(g)
• neste caso, é observado que “o equilíbrio se desloca para a
direita”, ou seja, o equilíbrio é restabelecido com mais NH3
formado e menos N2 e H2;
• desta forma, será minimizada a pressão total do sistema por
meio da redução do número total de moléculas;
• note que, mesmo depois de restabelecido o equilíbrio,
embora tenhamos mais NH3 e menos H2 e N2, as
concentrações de todos eles aumentaram, como
consequência da diminuição de volume do recipiente.
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Deslocamento de equilíbrio: concentração, pressão
Deslocamento do equilíbrio
Efeito da pressão:
N2(g) + 3 H2(g) ⇄ 2 NH3(g)
• e se aumentarmos o volume do recipiente?
• agora o sistema reagirá à diminuição repentina da pressão
total deslocando o equilíbrio “para a esquerda”, ou seja, o
equilíbrio é restabelecido com menos NH3 formado e mais N2
e H2;
• nesta caso, mesmo depois de restabelecido o equilíbrio,
embora tenhamos menos NH3 e mais H2 e N2, as
concentrações de todos eles diminuíram, como consequência
do aumento de volume do recipiente.
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Deslocamento de equilíbrio: concentração, pressão
Deslocamento do equilíbrio
Efeito da pressão
Resumindo o efeito da pressão, temos:
– aumento na pressão total do sistema (=diminuição no
volume do recipiente)
• desloca a reação para o lado que tiver menos
moléculas (gasosas);
– diminuição na pressão total do sistema (=aumento no
volume do recipiente)
• desloca a reação para o lado que tiver mais moléculas
(gasosas).
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Deslocamento de equilíbrio: concentração, pressão
Exemplos
1.
Num vaso reator de certa capacidade fixa, misturam-se 1,0 mol de H2(g) e
0,5 mol de I2(g), a uma temperatura de 500°C. Determine a quantidade de
HI(g) no fim da reação (equilíbrio), H2(g) + I2(g) ⇄ 2HI(g) ,sabendo que a
respectiva constante de equilíbrio é 63,3.
Representando por x o número de mols (n) de H2 (ou de I2) que reagem
até se atingir o equilíbrio e V (volume do recipiente em L), temos:
H2
+
I2
⇄ 2 HI
n (inicial)
1,0
0,5
0,0
n (equilíbrio)
1,0 – x
0,5 – x
2x
(0,5 – x)/V
2x/V
M (=n/V) (equilíbrio) (1,0 – x)/V
Fonte: http://nautilus.fis.uc.pt/wwwqui/equilibrio/port/hipertexto/eqq_hiper_texto_04_1.html
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Deslocamento de equilíbrio: concentração, pressão
Exemplos
1.
(cont.) O valor x é determinado a partir da constante de equilíbrio
[HI]2
(2x/V)2
4x 2
K


[H2 ]  [I2 ] [(1,0  x)/V]  [(0,5  x)/V] (1,0  x)(0,5  x)
Resolvendo a equação do 2º grau, obtém-se x = 0,47 (a outra solução
x = 1,13 não tem significado físico porque x não pode ser superior ao
número inicial de mols de H2 ou I2 ).
Logo, o número de mols de HI no equilíbrio é 2 x 0,47 = 0,94.
Imagem: VistaICO.com/
Creative Commons
Attribution 3.0 Unported
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Deslocamento de equilíbrio: concentração, pressão
Exemplos
2.
O pentacloreto de fósforo dissocia-se parcialmente segundo a equação
PCl5(g) ⇄ PCl3(g) + Cl2(g). Considere PCl5, com a pressão inicial de 2,0 atm,
num vaso reator de capacidade fixa (a 300°C). À medida que a reação
decorre, a pressão parcial de PCl5 diminui, enquanto as de PCl3 e de Cl2
aumentam, até que se atinge equilíbrio, sendo Kp = 11,5.
a)
Se a pressão parcial de PCl5 tiver diminuído de uma quantidade x, de
quanto aumentou a pressão total?
b) Calcule x e a pressão total no fim da reação (equilíbrio).
Fonte: http://nautilus.fis.uc.pt/wwwqui/equilibrio/port/hipertexto/eqq_hiper_texto_04_1.html
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Deslocamento de equilíbrio: concentração, pressão
Exemplos
a)
Se a pressão parcial de PCl5 tiver diminuído de uma quantidade x, de
quanto aumentou a pressão total?
A pressão parcial de PCl5 no equilíbrio será:
p(PCl5) = (2,0 – x)
Como, por cada mol de PCl5 que se dissocia, há a formação de um mol de
PCl3 e de Cl2, as pressões parciais destes passam de zero a x:
p(PCl3) = p(Cl2) = x
Então, a pressão total será:
P(total) = p(PCl5) + p(PCl3) = p(Cl2) = (2,0 – x) + x + x = 2,0 + x, tendo,
portanto, aumentado de x em relação ao valor inicial.
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Deslocamento de equilíbrio: concentração, pressão
Exemplos
b) Calcule x e a pressão total no fim da reação (equilíbrio).
Da expressão da constante de equilíbrio Kp:
Kp = p(PCl3) x p(PCl2) / p(PCl5) = 11,5
Tem-se, portanto: x2 / (2,0 - x) = 11,5  x = 1,7 atm
A pressão final será 2,0 + x = 3,7 atm
Imagem: VistaICO.com/
Creative Commons
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Deslocamento de equilíbrio: concentração, pressão
Resumos visuais
Efeito da concentração
• Equilíbrio cromato – dicromato:
2 CrO42–(aq) + 2 H3O+(aq) ⇄ Cr2O72–(aq) + 3 H2O
(amarelo)
(laranja)
Efeito da pressão
• Le Chatelier e a pressão
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Deslocamento de equilíbrio: concentração, pressão
Exercícios de fixação
1.
(UDESC/2010) O processo industrial de produção de amônia (NH3) envolve o seguinte
equilíbrio: N2(g) + 3H2(g) ⇄ 2NH3(g). O gráfico mostra, aproximadamente, as
porcentagens em equilíbrio dos gases na mistura da reação. Analise as proposições:
A)
B)
C)
D)
E)
Assinale a alternativa correta.
Somente as afirmativas II e IV são verdadeiras.
Somente as afirmativas II e III são verdadeiras.
Somente as afirmativas III e IV são verdadeiras.
Somente as afirmativas I e IV são verdadeiras.
Somente as afirmativas I e III são verdadeiras.
Percentagem de amoniaco
I. A formação da amônia é favorecida em condições de alta pressão e baixa temperatura.
II. A reação de formação da amônia é um processo endotérmico.
III. Em um recipiente fechado, à pressão constante, o aumento da temperatura favorece a
decomposição da amônia.
IV. Um aumento na concentração de gás nitrogênio causará um deslocamento do equilíbrio
químico no sentido dos reagentes.
100
80
60
40
20
0
200
400
600
800
1000
Pressão / atm
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Deslocamento de equilíbrio: concentração, pressão
Exercícios de fixação
2.
(PUC-RIO /2008) Reações químicas dependem de energia e colisões eficazes
que ocorrem entre as moléculas dos reagentes. Em sistema fechado, é de se
esperar que o mesmo ocorra entre as moléculas dos produtos em menor ou
maior grau até que se atinja o chamado “equilíbrio químico”.
O valor da constante de equilíbrio em função das concentrações das espécies
no equilíbrio, em quantidade de matéria, é um dado importante para se
avaliar a extensão (rendimento) da reação quando as concentrações não se
alteram mais. Considere a tabela com as quantidades de reagentes e
produtos no início e no equilíbrio, na temperatura de 100°C, para a reação
abaixo. Assinale a alternativa correta.
A)
B)
C)
D)
E)
0,13
0,27
0,50
1,8
3,0
N2O4(g)
2NO2(g)
Reagentes/produtos
No início
No equilibrio
[N2O4]
0,050 mil L
0,030 mol L
[NO2]
0,050 mil L
0,090 mol L
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Deslocamento de equilíbrio: concentração, pressão
Exercícios de fixação
3. (UnB) Um dos processos de fabricação de H2 consiste em passar uma
mistura de monóxido de carbono e vapor d’água sobre um catalisador
adequado, à temperatura de 50°C.
A reação é a seguinte: CO + H2O ⇄ CO2 + H2.
O procedimento
correto para a obtenção de um rendimento de hidrogênio é:
a)
b)
c)
d)
diminuir a concentração de monóxido de carbono.
injetar gás carbônico em excesso.
injetar vapor d’água em excesso.
nenhuma dessas.
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Exercícios de fixação
4.
Para o equilíbrio abaixo, determine o efeito provocado por cada ação listada:
2 Fe(s) + 3 H2O(g) ⇄ Fe2O3(s) + 3 H2(g)
a)
Adicionar H2(g) ao sistema.
Deslocará o equilíbrio para a esquerda (formação de reagentes) para
compensar o aumento na concentração de H2.
b) Adicionar H2O(g) ao sistema.
Deslocará o equilíbrio para a direita (formação de produtos) para
compensar o aumento na concentração de H2O.
c)
Aumentar a pressão total sobre o sistema.
Não irá afetar o equilíbrio, pois ambos os lados possuem a mesma
quantidade de moléculas gasosas.
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Exercícios de fixação
5. (UFGO) A seguir, são apresentados cinco equilíbrios químicos.
Assinale aquele que não sofre deslocamento com aumento de
pressão:
a)
b)
c)
d)
e)
SO2Cl2(g) ⇄ SO2(g) + Cl2(g)
SbCl5(g) ⇄ SbCl3(g) + Cl2(g)
C(s) + CO2(g) ⇄ 2 CO(g)
2 HI(g) ⇄ H2(g) + I2(g)
2 H2S(g) ⇄ 2 H2(g) + S2(g)
Imagem:André Luis Carvalho; Leandro Maranghetti Lourenço/
Domínio Público
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Tabela de Imagens
n° do
slide
direito da imagem como está ao lado da
foto
5
Autor desconhecido/ Domínio Público
16
VistaICO.com/ Creative Commons
Attribution 3.0 Unported
VistaICO.com/ Creative Commons
Attribution 3.0 Unported
André Luis Carvalho; Leandro Maranghetti
Lourenço/ Domínio Público
19
25
link do site onde se consegiu a informação
Data do
Acesso
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Lechatelie
r.jpg?uselang=pt-br
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:13281019
11_Symbol-Check.png
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:13281019
11_Symbol-Check.png
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Vidrarias_
de_Laboratorio.jpg?uselang=pt-br
30/08/2012
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