FÍSICO- QUÍMICA- AULA 9 – EQUILÍBRIOS QUÍMICOS – CONCEITOS E APLICAÇÕES

EQUILÍBRIOS QUÍMICOS

TEORICAMENTE, TODA A REAÇÃO QUÍMICA OCORRE NOS DOIS SENTIDOS: DE REAGENTES SE TRANSFORMANDO EM PRODUTOS E DE PRODUTOS SE TRANSFORMANDO DE VOLTA EM REAGENTES.

Contudo em certas reações, como a de combustão( CABUM!), virtualmente 100% dos reagentes são convertidos em produtos, e não se observa o contrário ocorrer (ou pelo menos não em escala mensurável); tais reações são chamadas de IRREVERSÍVEIS.

Há também uma série de reações nas quais logo que uma certa quantidade de produto(s) é formada, este(s) torna(m) a dar origem ao(s) reagente(s); essas reações possuem o nome de REVERSÍVEIS.

O CONCEITO DE EQUILÍBRIO QUÍMICO PRATICAMENTE RESTRINGE-SE ÀS REAÇÕES REVERSÍVEIS.

PARA AS REAÇÕES REVERSÍVEIS QUANDO A VELOCIDADE DA REAÇÃO DIRETA É IGUAL À VELOCIDADE DA REAÇÃO INVERSA TEMO UM EQUILÍBRIO QUÍMICO.( veja gráfico 1).

Quando há equilíbrio as quantidades de reagentes e produtos ficam constantes, o que NÃO  quer dizer SISTEMA PARADO!

Para os equilíbrios calculamos a  constante de equilíbrio : – químico arruma constante para tudo!

CONSTANTES DE EQUILÍBRIO:

1  – Em função da concentração: (Kc)
a A + b B –> c C + d D
Kc = [C]c. [D]d / [A]a . [B]b
Kc = constante de equilíbrio; [ ] = CONCENTRAÇÃO EM MOL/L.
Esta equação só pode ser utilizada quando a reação atingir o equilíbrio.

2  – Em função da pressão parcial: (Kp)
a A + b B-> c C + d D
Kp = PCc . PDd / PAa . PBb
Kp = constante de equilíbrio; P = pressão parcial. Se o equilíbrio é dinâmico então podemos deslocar para um dos lados:

DESLOCAMENTO DO EQUILÍBRIO-FATORES QUE PROVOCAM O DESLOCAMENTO:

» Alteração na concentração:
– Se aumentarmos a concentração dos reagentes, o equilíbrio se deslocará para a direita, isto é, no sentido dos produtos.
– Se aumentarmos a concentração dos produtos, o equilíbrio se deslocará para a esquerda, isto é, no sentido dos reagentes.
– Se diminuirmos a concentração dos reagentes, o equilíbrio se deslocará para a esquerda, isto é, no sentido dos reagentes.
– Se diminuirmos a concentração dos produtos, o equilíbrio se deslocará para a direita, isto é, no sentido dos produtos.
» Alteração na pressão:
Com o aumento da pressão ocorrerá uma diminuição do volume, logo o deslocamento acontecerá no sentido em que houver redução da quantidade de mols.
2 H₂ + 1 O₂ –>2 H₂O
Reagentes: 2 mols + 1 mol = 3 mols.
Produtos: 2 mols.
Nesta reação, como o produto possui menor quantidade de mols que os reagentes, o deslocamento ocorrerá para a DIREITA, no sentido dos produtos.
Se diminuirmos a pressão, ocorrerá um aumento do volume, logo o deslocamento acontecerá no sentido em que houver um aumento do número de mols; na equação acima, se aumentarmos o volume o deslocamento será para a esquerda.
» Alteração na temperatura:
O aumento da temperatura favorece a reação endotérmica. A diminuição da temperatura favorece a reação exotérmica.
CO(g) + NO₂(g) CO₂(g) + NO(g)
Δ H= – 56 Kcal.
Como o Δ H é negativo, a reação é exotérmica ( perde calor para o meio). Este ΔH indica a variação de entalpia da reação direta, logo a reação inversa é endotérmica( ganha calor do meio). Aumentando a temperatura vai favorecer a reação endotérmica (inversa), diminuindo a temperatura vai favorecer a reação exotérmica (direta).

Veja no gráfico acima que colocar catalisador não altera o equilíbrio.

LEMBRE : A FUNÇÃO DO CATALISADOR É DIMINUIR A ENERGIA DE ATIVAÇÃO !

DESLOCAMENTO DE EQUILÍBRIO

Princípio de Le Chatelier- é o que explica o ajuste que o sistema em equilíbrio faz, quando há alguma alteração. Tendência em se reorganizar e formar um novo equilíbrio.

QUANDO UM FATOR EXTERNO ATUA SOBRE UM SISTEMA QUE SE ENCONTRA EM EQUILÍBRIO, ESSE SISTEMA RESPONDE A QUALQUER AÇÃO EXERCIDA PELO AGENTE EXTERNO COM UM DESLOCAMENTO QUE FAVOREÇA ESTABELECER UM NOVO EQUILÍBRIO.
PRESTE ATENÇÃO: AS CONSTANTES DE EQUILÍBRIO NÃO SERÃO IGUAIS, SE HOUVE ALTERAÇÃO NA QUANTIDADE DAS SUBSTANCIAS ENVOLVIDAS. SERÁ UM NOVO EQUILÍBRIO, MAS NÃO NECESSARIAMENTE COM O MESMO VALOR NUMÉRICO.

FATORES QUE INFLUENCIAM O DESLOCAMENTO DO EQUILÍBRIO QUÍMICO:

CONCENTRAÇÃO – O AUMENTO DA CONCENTRAÇÃO DE UMA ESPÉCIE EM UM SISTEMA FARÁ ESSES SISTEMA SE DESLOCAR PARA O LADO OPOSTO. OU SEJA, SE COLOCOU MAIS REAGENTES, IRÃO SE FORMAR MAIS PRODUTOS PARA ALCANÇAR UM NOVO EQUILÍBRIO.

TEMPERATURA – O AUMENTO DA TEMPERATURA FAVORECE O SENTIDO DA REAÇÃO ENDOTÉRMICA, PORQUE ESSA ABSORVE CALOR.

PRESSÃO – O AUMENTO DA PRESSÃO SOBRE UM SISTEMA EM EQUILÍBRIO, PROVOCARÁ DIMINUIÇÃO DO VOLUME, O QUE PROVOCA O DESLOCAMENTO PARA O SENTIDO QUE OCUPA MENOR VOLUME MOLAR GASOSO.( VEJA O NÚMERO DE MOL  FORMADO NA FRENTE DAS SUBSTANCIAS)

.CATALISADORES NÃO PROMOVEM DESLOCAMENTO DOS SISTEMAS QUÍMICOS, APENAS PROPICIAM UM AUMENTO DE SUA VELOCIDADE, POSSIBILITANDO QUE O EQUILÍBRIO SEJA ATINGINDO COM MAIOR RAPIDEZ.

Agora no exercício:

1- (UNICAMP) A reação de transformação do dióxido de carbono em monóxido de carbono, representada pela equação a seguir, é muito importante para alguns processos metalúrgicos.
C(s) +CO₂(g) ⇌2CO(g)  ∆H=174kJ/mol de carbono
A constante de equilíbrio desta reação pode ser expressa, em termos de pressões parciais, como: Kp=p2(CO)/p(CO₂). Qual é o efeito sobre este equilíbrio quando:

a) adiciona-se carbono sólido?
Adição de C(s) não altera o equilíbrio, pois, NO SÓLIDO a concentração é constante. Observe que na constante de equilíbrio Kp ( em termos de pressões parciais), não tem carbono sólido.
b) aumenta-se a temperatura?
Equilíbrio desloca-se para a direita, pois o aumento de temperatura, desloca o equilíbrio no sentido da reação endotérmica (∆H >0).A variação de entalpia é positiva, logo, a reação absorve calor. Um aumento de temperatura favorece a reação direta.
c) introduz-se um catalisador?
Adição de catalisador não desloca equilíbrio.
 
2- A reação N₂O₄(g) ⇌ 2NO₂(g)  é endotérmica, com ∆H°=+56,9 kJ.
a) Explique de que modo, no equilíbrio estabelecido, a quantidade de NO₂   pode ser afetada pelas seguintes variações:
I) adição de N₂O₄(g)
A adição de N₂O₄(g) provocará deslocamento da posição de equilíbrio para a direita, ou seja, formação de NO₂(g) .
II) abaixamento da pressão por aumento do volume do recipiente
Quando a pressão no sistema diminui, ele responde produzindo mais moléculas do gás( lembra tem mais espaço)  aumentando o volume gasoso e fazendo pressão aumentar . Uma vez que mais moléculas estão sendo formadas, e o N₂O₄(g) está se decompondo, a quantidade de NO₂, no equilíbrio, consequentemente, irá aumentar.
III) aumento da temperatura
Como a reação é endotérmica, um aumento de temperatura favorece a reação direta, então deslocamento para direita com formação de mais  NO₂(g) .até estabelecer novo equilíbrio

IV) adição de um catalisador ao sistema
Lembre, o catalisador diminui a energia de ativação, aumentando a velocidade da reação, mas não interfere no equilíbrio!!!!

fonte:http://soumaisenem.com.br

Entenda o termo : CATALISADOR:

Os catalisadores basicamente aceleram a velocidade de uma reação química. Ao reduzirem a energia necessária para o processo químico acontecer, ajudam a obter os produtos desejados (ponto final) com os mesmos reagentes (ponto inicial), sem interferir na composição esperada ou mesmo serem consumidos.

pesquisa: Wikipédia. UOL. Guia dos Entusiastas das Ciências