+ I 2 (g)

http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Lex
ington_Barbecue_Festival_-_Juggler.jpg
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Maveri
cks_Surf_Contest_2010.jpg
Indicador de umidade do ar
conhecido como “galinho do tempo”,
revestido com um sal de cobalto II,
de coloração azul.
http://img.mercadolivre.com.br/jm/im
g?s=MLB&f=85964291_1894.jpg&v=P
Em dias chuvosos, a cor azul se
transforma em rosa, devido à
hidratação do sal.
CoCl2(s) + H2O(l) →
← CoCl2.2H2O(l))
azul
http://veja.abril.com.br/1106
08/imagens/guia10.jpg
róseo
Por que usamos limão ou vinagre
para remover o cheiro de peixe das
mãos?
CH3―NH2 + H2O →
← CH3―NH3+ + OHcheiro de peixe
inodoro
base
http://pt.wikipedia.org/wiki/Lim
%C3%A3o
http://www.diaadia.pr.gov.br/tvpendri
ve/arquivos/File/imagens/3quimica/3p
eixe.jpg
O limão e o vinagre são ácidos (H+)
e neutralizam os íons (OH-),
deslocando o equilíbrio para a
direita.
Os resíduos alimentares que ficam na boca após as
refeições são os principais responsáveis pela formação de
caries (desmineralização do esmalte dos dentes).
desmineralização
Ca5(PO4)3OH(s)
http://pt.wikipedia.org
/wiki/C%C3%A1rie
mineralização
5Ca2+(aq) + 3PO43-(aq) + OH-(aq)
Uma das causas da cárie é a presença
de bactérias aderidas ao esmalte dental,
que fermentam os resíduos alimentares
produzindo ácidos. A presença dos ácidos
é confirmada pela queda do pH da boca
após as refeições.
O refrigerante é uma solução supersaturada de
gás carbônico (CO2).
Quando a garrafa é aberta, o
sistema sofre uma perturbação
que provoca a expulsão do
excesso de gás dissolvido.
H2O(l) + CO2(aq) → H2CO3(aq)
←
http://pt.wikipedia.org/wiki/C
oca-Cola
O submarino russo Kursk afundou, em 12 de
agosto de 1000, no mar de Barents, vitimando
118 tripulantes.
http://commons.wikimedia.org/wiki/Fil
e:USS_Queenfish;0839303.jpg
As mortes desses
tripulantes ocorreram
devido ao efeito da
pressão, que no submarino
era de 12 atmosferas. O
aumento da pressão
comprimiu os pulmões dos
indivíduos, causando as
mortes.
Dá para imaginar que em um aquário existam
tantos sistemas químicos que possam ser
descritos por equações matemáticas?
Há o equilíbrio de
ionização da água; de
solubilidade do gás
oxigênio e gás
carbônico; de acidez do
ácido carbônico, etc.
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Fluvi%C
3%A1rio_de_Mora_-_Aqu%C3%A1rio_3.JPG
No vinagre existe um equilíbrio
homogêneo envolvendo o ácido acético:
+
CH3COOH(aq) →
← H (aq)+ CH3COO (aq)
Rosana N. R. Campos
Rosana N. R. Campos
No leite de magnésia existe um
equilíbrio heterogêneo envolvendo o
hidróxido de magnésio:
Mg(OH)2(s) → Mg2+(aq)+ 2OH-(aq)
←
Uma piscina bem tratada
deve ter, entre outras
coisas, um pH estável na
faixa de 7,2 a 7,8
(o ideal é 7,5).
•
http://www.dxs.com.br/wordpress/image
http://commons.wikimedia.org/wi
s/peraltas_piscina.jpg
ki/File:Mosul-swimming.jpg
A absorção estomacal da
aspirina envolve um
deslocamento de equilíbrio.
A adição de ácido clorídrico a uma solução
amarela de íons cromato (esquerda) faz com que
ela fique alaranjada (direita).
Caso adicionássemos
hidróxido de sódio, ela
voltaria a ficar amarela.
É o Princípio de Le
Chatelier em ação!
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 % !
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:
H2(g) + I2(g)
DIRETA
2HI(g)
INVERSA
Essas reações tem rendimento < 100 % !
Considerando a reação química:
H2(g) + I2(g) →
← 2HI(g)
A velocidade direta será:
v1 = k1 [H2] [I2]
A velocidade inversa será:
v2 = k2 [HI]2
A medida que a reação avança a
velocidade direta vai diminuindo e a
inversa aumentando, até o momento em
que as duas tornam-se iguais e a
velocidade global nula !
vdireta = vinversa
v1 = k1 [H2] [I2]
e
v2 = k2 [HI]2
Esse momento é chamado de
Equilíbrio Químico.
1
← 2 HI(g)
H2(g) + I2(g) →
2
C
O
N
C
E
V1= reação direta
H2 + I2  2 HI
N
T
H2 + I2
R
A
Ç
. .. . . . . . . . . . . .. .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Ã
V2= reação inversa
O
2 HI  H2 + I2
te
→
← 2 HI
V1= V2
Caminho da reação
Velocidade
EQUILÍBRIO QUÍMICO
reação direta
Equilíbrio
reação inversa
Tempo
CARACTERÍSTICAS DO EQUILÍBRIO
QUÍMICO
 O equilíbrio químico é atingido
quando as velocidades das reações
direta e inversa se igualam.
 Em conseqüência das velocidades
direta e inversa serem iguais, as
concentrações de todas as
substâncias presentes no equilíbrio
permanecem constantes.
 O equilíbrio é dinâmico, as reações
direta e inversa continuam
ocorrendo.
 O equilíbrio ocorre em um sistema
fechado.
 Toda reação reversível caminha
espontaneamente para o equilíbrio,
pois nele a energia armazenada é a
menor possível (maior estabilidade).
 Uma vez estabelecido o equilíbrio, suas
características macroscópicas não variam
mais. (macroscopicamente tudo para,
microscopicamente tudo continua).
 O sistema permanece em equilíbrio até
que um fator externo venha modificá-lo.
 Esse fator externo pode ser:
concentração, temperatura ou pressão.
FASES E EQUILÍBRIO
Equilíbrios podem ser:
- HOMOGÊNEOS: todos os participantes
formam uma única fase.
Ex: H2(g) + Br2(g) →
← 2HBr(g)
- HETEROGÊNEOS: todos os participantes
formam mais que uma fase.
Ex: CaCO3(s) →
← CaO(s) + CO2(g)
(Kc) CONSTANTE DE EQUILÍBRIO
EM TERMOS DE CONCENTRAÇÃO
H2(g) + I2(g) →
← 2HI(g)

HI 
Kc 
H 2 . I 2 
2
*Sólido puro não participa do (Kc).
CaCO3(s) →
← CaO(s) + CO2(g)
Kc  CO2 
(Kp) CONSTANTE DE EQUILÍBRIO
EM TERMOS DE PRESSÃO
H2(g) + I2(g)
→
← 2HI(g)
p HI 
Kp 
pH 2 . pI 2
2
*Kp é só para gases.
CaCO3(s) →
← CaO(s) + CO2(g)
Kp  pCO2
RELAÇÃO ENTRE Kp e Kc
Kp  Kc.R.T 
n
1N2(g) + 3H2(g) →
← 2NH3(g)
Kp=Kc.(R.T)2-(1+3)
Kp=Kc.(R.T)2-4
Kp  Kc.R.T 
2
A mudança na temperatura é o
único fator que altera o valor da
constante de equilíbrio (Kc ou Kp).
- para reações exotérmicas: T
- para reações endotérmicas: T
Kc
Kc
5- EXEMPLO - Cálculo da constante Kc
O PCl5 se decompõe, segundo a
equação:
PCl5 →
← PCl3 + Cl2
Ao iniciar havia 3,0 mol/L de PCl5
e ao ser alcançado o equilíbrio
restou 0,5 mol/L do reagente
não transformado. Calcular Kc.
Fonte: Adaptação
USBERCO, J.; SALVADOR, E. Química: volume único. 2ed. São Paulo: Saraiva, p. 368, 1998.
RESOLUÇÃO
PCl5(g)
PCl3(g)
Cl2(g)
gasta
gasta
forma
início
proporção
equilíbrio
A constante de equilíbrio será:
Kc = [PCl3].[Cl2] / [PCl5] = [2,5].[2,5] / [0,5]
Kc = 12,5 mol/L
3- EXERCÍCIO
Escreva a expressão de Kc e Kp para os
seguintes equilíbrios:
a) CO(g) + Cl2(g)
b) NH4Cl(s)
→
← COCl2(g)
→
← NH3(g) + HCl(g)
c) 2SO2(g) + O2(g)
d) CaCO3(s) →
←
→
← 2SO3(g)
CaO(s)
+
CO2(g)
Fonte: CANTO, E. l.; PERUZZO, T. M. Química: volume único. 2 ed. São Paulo: Moderna, p. 228, 2003.
RESOLUÇÃO

COCl2 
pCOCl2
a) Kc 
Kp 
CO Cl2 
pCO  pCl2
b) Kc  NH 3  HCl 
Kp  pNH 3  pHCl
2
2

SO3 
( pSO3 )
c) Kc 
Kp 
2
2
(
pSO
)
 ( pO2 )
SO2   O2 
2
d ) Kc  CO2 
Kp  pCO2
4- EXERCÍCIO
Na precipitação de chuva ácida, um dos
ácidos responsáveis pela acidez é o ácido
sulfúrico. Um equilíbrio envolvido na
formação desse ácido na água da chuva
é:
2SO2(g) + O2(g) →
← 2SO3(g)
Calcule o valor de Kc nas condições em
que, reagindo-se 6mol/L de SO2 com
5mol/L de O2, obtêm-se 4mol/L de SO3
quando o sistema atinge o equilíbrio.
Fonte: USBERCO, J.; SALVADOR, E. Química: volume único. 2ed. São Paulo: Saraiva, p. 365, 1998.
RESOLUÇÃO
2SO2(g)
O2(g)
2SO3(g)
início
6 mol
5 mol
0
proporção
gasta
4 mol
gasta
2 mol
forma
4 mol
equilíbrio
2 mol
3 mol
4 mol


SO3 
4
4
Kc 
 Kc 
 Kc 
2
2
3
2 3
SO2  O2 
2
Kc= 1,33
2
Deslocamento do equilíbrio químico
(Princípio de Le Chatelier)
“Toda vez que o equilíbrio sofrer
a ação de uma força, ele se
deslocará, para a esquerda ou
para a direita, no sentido de
anular ou minimizar a ação desta
força.”
Qual a finalidade de provocar
deslocamento num equilíbrio?
As reações químicas ocorrem sempre
de modo a se estabelecer um
equilíbrio, ou seja, elas nunca se
completam.
Então, para se completarem num
determinado sentido, é preciso romper
esse equilíbrio.
Para tanto, utiliza-se excesso de um dos
reagentes que vai provocar deslocamento
tão intenso que será capaz de quase
anular o processo contrário, rompendo
assim o equilíbrio.
Ex:
álcool etílico + ácido acético
→
← acetato
de etila + água
1 mol
1 mol
Obtém-se apenas
66% de acetato.
50 mol
1 mol
Obtém-se
praticamente 100%
de acetato
Fatores (agentes externos) que
alteram a velocidade de reação num
equilíbrio.
1. Concentração dos participantes.
2. Temperatura.
3. Pressão.
*Obs.: O catalisador não desloca o
equilíbrio, pois acelera igualmente as
reações direta e inversa.
1 – Concentração dos participantes
(reagentes ou produtos).
* A adição ou aumento na concentração de
uma substância X (reagente ou produto) irá
deslocar o equilíbrio no sentido em que a
substância é consumida (lado oposto).
* A remoção ou diminuição na concentração
de uma substância X (reagente ou produto)
irá deslocar o equilíbrio no sentido em que a
substância é produzida (mesmo lado).
1- 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. (
)
Fonte: BENABOU, J.; RAMANOSKI, M. Química: volume único. São Paulo: Atual, p. 266, 2003.
N2(g) + 3H2(g)
concentração
nitrogênio (reagente)
amônia (produto)
tempo
equilíbrio
.............................
hidrogênio (reagente)
2 NH3(g)
2- EXEMPLO
H2(g) +
I2(g) →
← 2HI(g)
O aumento da [H2 ] desloca o equilíbrio
para a direita, havendo consumo de I2 e
produção de HI. O equilíbrio é
restabelecido novamente no tempo T2,
onde as concentrações de todas as
substâncias presentes no equilíbrio não
variam mais. Note que H2 foi
acrescentado no tempo T1, pois há um
aumento brusco de sua concentração.
Fonte: SARDELA, A.; MATEUS, E. Curso de Química: volume 2. 10ed. São Paulo: Ática, p.
190, 1992.
H2 + I2
C
O
N
C
E
H2
N
T
I2
R
A
Ç
Ã
HI
O
T1
T2
2 HI
Perturbação do equilíbrio
A+B
adição
C+D
A+B
C+D
remoção
A+B
C+D
adição
A+B
remoção
C+D
2 - Influência das variações na
temperatura
http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:
Pakkanen.jpg
Um aumento na temperatura provoca o
deslocamento do equilíbrio no sentido
da reação que absorve calor ΔH>0.
(reação endotérmica).
Uma diminuição na temperatura
provoca o deslocamento do equilíbrio
no sentido da reação que libera calor
ΔH<0. (reação exotérmica).
3- EXEMPLO
A síntese da amônia é exotérmica
→
N2(g) + 3 H2(g) ← 2 NH3(g) ΔΗ= -17 Kcal/mol
I- um aumento na temperatura favorece o sentido
da reação endotérmica.(
)
II- um resfriamento (diminuição na temperatura
favorece a síntese da amônia, ou seja, o
sentido direto, reação exotérmica.(
)
Portanto, na produção de amônia o reator deve
estar permanentemente resfriado !
Fonte: BENABOU, J.; RAMANOSKI, M. Química: volume único. São Paulo: Atual, p. 268, 2003.
3-Influência das variações
na pressão total
V= 2L
V= 1L
p= 1atm
p= 2atm
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.
Um aumento na pressão total (redução de volume)
provoca um deslocamento do equilíbrio no sentido
do menor número de mols gasosos.
Uma diminuição na pressão total (aumento de volume)
provoca um deslocamento do equilíbrio no sentido
do maior número de mols gasosos.
4- EXEMPLO
Na síntese da amônia ocorre diminuição no número
de mols gasosos.
1 N2(g) + 3 H2(g) →
← 2 NH3(g)
I- um aumento na pressão desloca o equilíbrio no
sentido de menor volume, menor no de mol.
(
)
II - uma redução de pressão desloca o equilíbrio
no sentido de maior volume, maior no de mol.
(
)
Se a diferença de mol gasoso for nula a variação
de pressão não desloca o equilíbrio.
Fonte: NOBREGA, O. S.; SILVA, E. R.; SILVA, R. H. Química: volume único. 1ed. São Paulo: Ática, p. 473, 2005.
1- EXERCÍCIO
Para a reação em equilíbrio:
PCl3(g) + Cl2(g)
→
←
PCl5(g)
Diga qual é o efeito de cada um dos seguintes
fatores sobre o equilíbrio inicial:
a) adição de PCl3;
b) remoção de Cl2;
c) adição de catalisador;
d) diminuição do volume do recipiente.
Fonte: USBERCO, J.; SALVADOR, E. Química: volume único. 2ed. São Paulo: Saraiva, p. 375, 1998.
RESOLUÇÃO
Para a reação em equilíbrio:
PCl3(g) + Cl2(g)
→
←
PCl5(g)
a) adição de PCl3 desloca o equilíbrio para a
direita.
b) remoção de Cl2 desloca o equilíbrio para a
esquerda.
c) adição de catalisador não desloca o equilíbrio.
d) diminuição do volume do recipiente desloca o
equilíbrio para a direita.
2- EXERCÍCIO
O poluente dióxido de enxofre converte-se em
trióxido de enxofre por reação com o oxigênio:
2SO2(g) + O2(g)
→
←
2SO3(g)
ΔH= -198KJ
Sobre esse equilíbrio, realizado em recipiente
fechado, qual é o efeito de se:
a) adicionar SO2?
b) remover O2?
c) aumentar a temperatura?
d) aumentar a pressão?
Fonte: SARDELA, A.; MATEUS, E. Curso de Química: volume 2. 10ed. São Paulo: Ática, p. 192, 1992.
RESOLUÇÃO
2SO2(g) + O2(g)
→
←
2SO3(g)
ΔH= -198KJ
a) adicionando SO2 o equilíbrio é deslocado para a
direita.
b) removendo O2 o equilíbrio é deslocado para a
esquerda.
c) Aumentando a temperatura favorece a reação
endotérmica e o equilíbrio é deslocado para a
esquerda.
d) aumentando a pressão o equilíbrio é deslocado
para o lado de menor volume, ou seja, para a
direita.