Slide 1 - Química no Ifbaiano

Professor: José Tiago Pereira Barbosa
2013
EQUILÍBRIO QUÍMICO
Equilíbrio Químico

Todas as reações tendem alcançar o equilíbrio químico;
Quando as velocidades das reações direta e inversa forem iguais e as
concentrações dos reagentes e dos produtos não variarem com o tempo,
atinge-se o equilíbrio químico;


O equilíbrio químico não é alcançado instantaneamente;
Segundo o Princípio de Le Châtelier, o equilíbrio químico pode ser
perturbado (deslocado).

EQUILÍBRIO QUÍMICO
Reações completas ou irreversíveis
São reações nas quais os reagentes são
totalmente convertidos em produtos, não
havendo “sobra” de reagente, ao final da
reação !
Exemplo:
HCl(aq) + NaOH(aq)  NaCl(aq) + H2O(l)
Essas reações tem rendimento 100 % !
EQUILÍBRIO QUÍMICO
Reações incompletas ou reversíveis
São reações nas quais os reagentes não
são totalmente convertidos em produtos,
havendo “sobra” de reagente, ao final da
reação !
Exemplo:
• Reações de esterificação
CH3COOH + C2H5OH
CH3COOC2H5 + H2O
Essas reações tem rendimento < 100 % !
EQUILÍBRIO QUÍMICO
A reversibilidade de uma reação pode
ser relacionada com o seu rendimento !
Para a reação gasosa
CO + H2O
(com baixo rendimento) :
CO2 + H2
Concentração
(mol/L)
Reação com baixo rendimento
CO = H2O
CO2 = H2
tempo
EQUILÍBRIO QUÍMICO
A mesma reação, com alto rendimento
CO + H2O
CO2 + H2
Concentração
(mol/L)
Reação com alto rendimento
CO2 = H2
CO = H2O
tempo
O equilíbrio de uma reação hipotética
 Reação lenta, hipotética:
A + B  C + D
reagentes
produtos
Evolução da reacção
A+B  C+D
t0 : reagentes A+B
t1:
A+B →
reagentes A+B diminuiram, foram gastos parcialmente e
houve formação de alguns produtos C+D
A+B → C+D
t2: o equilíbrio estabelecido, formação de C+D é compensada
pela formação de A+B
A+B
 C+D
Equilíbrio e tempo
t0 :
A+B →
 t 1:
A+B → C+D
 t 2:
A+B
 C+D
A
B
C ou D
t0
t1
t2
t
A estequiometria e o equilíbrio
 Consideremos a seguinte reação reversível:
aA + bB
→
←
cC + dD
Onde a, b, c e d são os coeficientes estequiométricos das espécies
A, B, C e D. A constante de equilíbrio da reação a uma determinada
temperatura é:
c
d
[C ] [ D]
K
a
b
[ A] [ B]
EQUILÍBRIO QUÍMICO
Cálculo da constante Kc - exemplo
O PCl5 se decompõe, segundo a equação:
PCl5
PCl3 + Cl2
Ao iniciar havia 3,0 mols/L de PCl5 e ao ser
alcançado o equilíbrio restou 0,5 mol/L do reagente não
transformado. Calcular Kc.
Inicio
Equilíbrio
Reage
PCl5
3,0
0,5
2,5
PCl3
2,5
-
Cl2
2,5
-
A constante de equilíbrio será:
Kc = [PCl3].[Cl2] / [PCl5] = [2,5].[2,5] / [0,5]
Kc = 12,5 mol/L
EQUILÍBRIO QUÍMICO
Equilíbrios em reações heterogêneas
Há certas reações, nas quais se estabelece equilíbrio,
em que reagentes e/ou produtos encontram-se em
estados físicos distintos, como por exemplo:
I - CaCO3(s)
II - NH4Cl(s)
CaO(s) + CO2(g)
NH3(g) + HCl(g)
Nesses casos, como a concentração dos componentes
sólidos não variam, as constantes não incluem tais
componentes.
I - Kc = [CO2] e Kp = PCO2
II - Kc = [NH3].[HCl] e Kp = PHCl . PNH3
EQUILÍBRIO QUÍMICO
Deslocamento do equilíbrio químico
(Princípio de Le Chatelier ou equilíbrio móvel)
“Quando um agente externo atua sobre uma
reação em equilíbrio, o mesmo se deslocará
no sentido de diminuir os efeitos causados
pelo agente externo”.
Os agentes externos que podem deslocar o
estado de equilíbrio são:
1. variações nas concentrações de reagentes ou
produtos;
2. variações na temperatura;
3. variações na pressão total.
EQUILÍBRIO QUÍMICO
1 - Influência das variações nas concentrações
* A adição de um componente (reagente
ou produto) irá deslocar o equilíbrio no
sentido de consumí-lo.
* A remoção de um componente (reagente
ou produto) irá deslocar o equilíbrio no
sentido de regenerá-lo.
As variações nas concentrações
de reagentes e/ou produtos não
modificam a constante Kc ou Kp.
EQUILÍBRIO QUÍMICO
1 - Influência das variações nas concentrações
Exemplo
Na reação de síntese da amônia
N2(g) + 3 H2(g)
2 NH3(g)
I - adicionando N2 ou H2 o equilíbrio desloca-se
no sentido de formar NH3 (
);
II - removendo-se NH3 o equilíbrio desloca-se
no sentido de regenerá-la (
).
EQUILÍBRIO QUÍMICO
2 - Influência das variações na temperatura
Um aumento na temperatura (incremento
de energia) favorece a reação no sentido
endotérmico.
Uma diminuição na temperatura (remoção
de energia) favorece a reação no sentido
exotérmico.
A mudança na temperatura é o único fator que altera
o valor da constante de equilíbrio (Kc ou Kp).
- para reações exotérmicas: T  Kc 
- para reações endotérmicas: T  Kc 
EQUILÍBRIO QUÍMICO
2 - Influência das variações na temperatura
Exemplo
A síntese da amônia é exotérmica:
N2 + 3 H2
2 NH3 H = - 17 kcal/mol
I - um aumento na temperatura favorece o
sentido endotérmico (
);
II - um resfriamento (diminuição na
temperatura favorece a síntese da amônia, ou
seja, o sentido direto (
).
Portanto, na produção de amônia o reator deve
estar permanentemente resfriado !
EQUILÍBRIO QUÍMICO
3 - Influência das variações na pressão total
As variações de pressão somente afetarão os
equilíbrios que apresentam componentes gasosos, nos
quais a diferença de mols gasosos entre reagentes e
produtos seja diferente de zero (ngases  0).
Um aumento na pressão total (redução de
volume) desloca o equilíbrio no sentido do
menor número de mols gasosos.
Uma diminuição na pressão total (aumento
de volume) desloca o equilíbrio no sentido do
maior número de mols gasosos.
EQUILÍBRIO QUÍMICO
3 - Influência das variações na pressão total
Exemplo
Na síntese da amônia ocorre diminuição no
número de mols gasosos (ngases = - 2)
N2(g) + 3 H2(g)
2 NH3(g)
I - um aumento na pressão desloca o equilíbrio
no sentido direto, menor no de mols(
);
II - uma redução de pressão desloca o equilíbrio
no sentido inverso, maior no de mols (
).
Se a diferença de mols gasosos for nula as variações
de pressão não deslocam o equilíbrio.