Equilíbrio Químico

As reações químicas podem ocorrer de várias maneiras, em alguns casos elas ocorrem de forma completa, ou seja, os
reagentes são consumidos durante o processo. Por exemplo, quando queimamos uma folha de papel essa passa a não
existir mais, de forma que é impossível recuperar sua forma original. Esse tipo de reação se classifica como
irreversível.
Em contrapartida, existem as reações reversíveis, onde os produtos podem se converter à forma inicial, elas podem
ocorrer em processos químicos e físicos e são identificadas pela seta dupla:
Se você colocar água líquida em um recipiente fechado vai ter uma reação reversível através da equação:
H2O (l)
H2O (v)
As moléculas de água no estado líquido passam para o estado de vapor continuamente, e ao mesmo tempo a água
evaporada retorna para o estado inicial (líquido). Quando a velocidade de vaporização se iguala à de condensação, o
sistema entra em equilíbrio.
A quantidade de espécies participantes não precisa ser igual em uma reação para esta atingir o equilíbrio, basta que se
mantenham constantes. Assim sendo, não importa a quantidade de água líquida e vapor, o importante é que o
recipiente se mantenha fechado para que as moléculas não escapem para o meio externo.
O Equilíbrio químico em uma reação surge desta propriedade, a de manter os reagentes numa constante
transformação.
A rigor, todas as reações químicas são reversíveis, isto é, ocorrem simultaneamente no sentido reagentes →
produtos e no sentido produtos → reagentes. Em muitos casos, porém, a reação no sentido produtos →
reagentes ocorre em proporção tão pequena que, do ponto de vista prático, essa reação é consideradairreversível.
Consideremos uma reação representada pela equação geral:
Sejam V1 e V2 as velocidades das reações direta e inversa, respectivamente. Supondo que essas reações
sejam elementares, temos:
V1 = K1 [A] [B] e V2 = K2 [C] [D]
No início da reação, isto é, no instante em que misturamos a mols de A com b mols de B, V1 assume o seu
valor máximo, porque [A] e [B] têm seus valores máximos. Com o decorrer do tempo, [A] e [B] vão
diminuindo, pois A e B vão sendo consumidos na reação direta e, conseqüentemente, V1 vai diminuindo.
À medida que C e D vão-se formando na reação, suas concentrações vão aumentando e, consequentemente,
V2 aumenta com o decorrer do tempo.
Como V1 diminui e V2 aumenta, depois de algum tempo teremos V1 = V2. A partir desse instante, [A], [B],
[C] e [D] permanecem constantes, porque, num mesmo intervalo de tempo, o número de mols de cada
substância consumidos numa reação é igual ao número de mols formados na reação de sentido oposto.
No instante em que V1 = V2, dizemos que o sistema atingiu o equilíbrio. A partir desse instante, o sistema
constitui um equilíbrio químico.
Equilíbrio químico é uma reação reversível, na qual a velocidade da reação direta
é igual à velocidade da reação inversa. Consequentemente, as concentrações de todas
as substâncias participantes permanecem constantes.
CONSTANTE DE EQUILÍBRIO EM SISTEMAS HOMOGÊNEOS
Consideremos o equilíbrio representado pela equação geral:
Supondo que as reações nos dois sentidos sejam elementares, temos:
v1 = k1 [A]a [B]b v2 = k2 [C]c [D]d
Equilíbrio → v1 = v2 → k1 [A]a [B]b = k2 [C]c [D]d
Kc = constante de equilíbrio
A expressão da constante de equilíbrio (Kc) é a lei da ação das massas, ou lei de Guldberg e Waage do
equilíbrio. Foi estabelecida em 1864 por esses cientistas noruegueses.
Na dedução da expressão do Kc que acabamos de fazer, admitimos que as reações nos dois sentidos fossem
elementares. Na maioria dos casos, porém, essas reações ocorrem em várias etapas. Esse fato pode afetar a
interpretação cinética da dedução da expressão do Kc, mas não afeta a expressão final do Kc, deduzido pela
termodinâmica, através da energia livre da reação.
Por convenção, as concentrações dos produtos figuram no numerador da expressão da constante de
equilíbrio, e as concentrações dos reagentes figuram no denominador.
A constante de equilíbrio recebe nomes particulares, de acordo com o nome da reação envolvida. Por
exemplo, numa reação de decomposição ou dissociação, Kc é chamado de constante de dissociação.
Existem equilíbrios nos quais a reação no sentido direto ocorre em grande extensão. Consequentemente, no
sentido inverso, ocorre em pequena extensão. Nesses equilíbrios, as concentrações dos produtos são grandes,
se comparadas às dos reagentes, e o valor do Kc é elevado.
Existem equilíbrios em que acontece o oposto, isto é, a reação no sentido direto ocorre em pequena
extensão, enquanto a reação no sentido inverso ocorre em grande extensão. Nesses equilíbrios, as
concentrações dos produtos são pequenas, se comparadas às dos reagentes, e, conseqüentemente, o valor do
Kc é pequeno.
Conclusão:
Quanto maior o valor da constante de equilíbrio (Kc), mais completa é a reação no sentido direto, e viceversa.
O valor do Kc varia muito de um equilíbrio para outro. Para um mesmo equilíbrio, o valor de Kc varia com a
temperatura, mas não varia com a concentração das substâncias participantes, nem com a pressão.
Vejamos a expressão da lei da ação das massas, de Guldberg e Waage, aplicada aos equilíbrios seguintes, ou
seja, a expressão das respectivas constantes de equilíbrio (Kc).
CONSTANTE DE EQUILÍBRIO EM SISTEMAS
HETEROGÊNEOS
Equilíbrios heterogêneos são aqueles nos quais os reagentes e os produtos formam um sistema heterogêneo.
Veja os quatro exemplos seguintes:
Como as concentrações dos sólidos são constantes, elas não aparecem na expressão da constante de
equilíbrio. As expressões do K e do K (se houver) dos equilíbrios dados serão: