Equilibrio_Quimico_Aula_2_[1]

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Equilíbrio Químico
Segunda Aula
2009/10 Química para as Engenharias
2
Relembrando: Quais os valores de R?
Valor de R Unidades
8,31 J · K
-1
· mol
-1
0,082 L · atm · K
-1
· mol
-1
8,21x10
-5 
m³ · atm · K
-1
· mol
-1
8,31 cm
3
· MPa · K
-1
· mol
-1
8,31 L · kPa · K
-1
· mol
-1
8,31 m
3
· Pa · K
-1
· mol
-1
62,36 L · mmHg · K
-1
· mol
-1
Último exercício dado em sala sobre a decomposição da água a 500ºC
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Exemplo utilizando pressão parcial e equação de segundo 
grau
Imagine que colocamos 3,12 g de PCl
5
em um recipiente de
500 mL e que a amostra atingiu o equilíbrio com os produtos
de decomposição tricloreto de fósforo e cloro em 250ºC, em
que Kp=78,3. As três substâncias são gases em 250ºC. Qual a
composição da mistura no equilíbrio em mol/L? Qual a
porcentagem de decomposição de PCl
5
?
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Termodinâmica e Equilíbrio Químico 
Uma reação se realiza espontaneamente apenas na direção que dá 
origem a um decréscimo de energia livre, isto é, quando ΔG é negativo.

G Go  RT lnQ

G Go  2,303RT logQ
Onde Q representa a 
expressão da ação das 
massas

2NO2(g)N2O4(g)

G  Go  RT ln
pN2O4
pNO2
2






No equilíbrio, os produtos e os reagentes têm a mesma energia livre
total e ΔG=0

0  Go  RT ln
pN2O4
pNO2
2







Go  RT ln
pN2O4
pNO2
2







pN2O4
pNO2
2
K p
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Termodinâmica e Equilíbrio Químico 
Em Termodinâmica, a 
energia livre de Gibbs é 
um potencial termodinâmico 
que mede o trabalho “útil” 
que se obtém num sistema 
isotérmico e isobárico.
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Termodinâmica e Equilíbrio Químico 

Go  RT lnKp

Go  2,303RT logKp
ou
Para as reações em solução

Go  RT lnKc
ou

Go 2,303RT logKc

2SO2(g)O2(g)2SO3(g)
é ΔGº= -141,74 kJ/mol em 25ºC. Qual a energia livre da reação quando 
a pressão parcial de cada gás é 100 bar? Qual a direção espontânea 
da reação nessas condições? Considere em 298,15 K, RT=2,479 
kJ/mol
Exemplo: A energia livre padrão da reação: 
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Ordem de grandeza das constantes de equilíbrio
A constante de equilíbrio, K, é a razão entre produtos e
reagentes.
As constantes de equilíbrio podem ser muito grande ou muito
pequenas.
A ordem de grandeza da constante fornece informações sobre
a composição de uma mistura em equilíbrio.
Conseqüentemente, quanto maior for K, mais produtos estarão
presentes no equilíbrio.
De modo inverso, quanto menor for K, mais reagentes estarão
presentes no equilíbrio.
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Ordem de grandeza das constantes de equilíbrio
Conseqüentemente, quanto maior for K, mais produtos estarão
presentes no equilíbrio.
De modo inverso, quanto menor for K, mais reagentes estarão
presentes no equilíbrio.
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Exercícios para fixar:
1.A constante de equilíbrio, K
c
, para a decomposição da água a 500ºC é 6,0 
x 10
-28
. Se 2,0 mol de H
2
O são colocados num reator de 5 L, quais serão as 
concentrações, no equilíbrio dos três gases, H
2
, O
2
e H
2
O, a 500ºC?
2. Qual a constante de equilíbrio termodinâmico para a reação:

2SO2(g)O2(g)2SO3(g)
Onde: 

G fSO3
o  370 kJ.mol-1

G fSO2
o  300 kJ.mol-1
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O Princípio de Le Chatelier e o Equilíbrio Químico
É possível prever como algumas perturbações impostas a um 
sistema pelo ambiente exterior influenciarão a posição de 
equilíbrio.
Qualitativa: podemos prever as condições que favorecem à 
maior formação de produtos.
Temperatura: baixa ou alta?
Pressão: Baixa ou alta?
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O Princípio de Le Chatelier e o Equilíbrio Químico
Alguns fatores que podem influenciar o deslocamento do 
equilíbrio
•Variação na concentração de um reagente ou produto
•Efeito da temperatura sobre o equilíbrio
•Efeito das variações de pressão e volume sobre o equilíbrio
•Adição de um gás inerte
•Efeito de um catalisador sobre a posição de equilíbrio
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O Princípio de Le Chatelier e o Equilíbrio Químico
Variações na concentração de um reagente ou produto
Quando H
2
é adicionado
à mistura em equilíbrio de
N
2
, H
2
e NH
3
, uma parte
de H
2
reage com N
2
para
formar NH
3
,
conseguintemente
estabelecendo uma nova
posição de equilíbrio.

N2(g) 3H2(g)2NH3(g)
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Considere o equilíbrio:

4NH3(g) 3O2(g)2N2(g) 6H2O(g)
Prediga o efeito de:
a)Adição de N
2
b)Remoção de NH
3
c)Remoção de H
2
O sobre cada concentração em 
equilíbrio
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O Princípio de Le Chatelier e o Equilíbrio Químico
Efeito da temperatura sobre o equilíbrio

N2(g) 3H2(g)2NH3(g) +92,0 kJ
•A constante de equilíbrio depende da temperatura
•Reação exotérmica – a formação de produtos é favorecida pelo 
abaixamento da temperatura;
•Reação endotérmica – o aumento da temperatura favorece a 
formação de produtos
Se aumentarmos a temperatura do sistema o equilíbrio deslocará para 
a formação de reagentes
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O Princípio de Le Chatelier e o Equilíbrio Químico
Efeito das variações de pressão e volume sobre o equilíbrio

N2(g) 3H2(g)2NH3(g)
A uma temperatura constante, uma variação no volume de um 
sistema também causará uma variação de pressão 
•Para esta reação, quando diminuímos o volume, a pressão reduz. 
Como isto ocorre? 
•Pressão do gás – colisões das moléculas – quanto maior o número 
de moléculas por volume – maior a pressão
•A diminuição do volume de uma mistura de gases, que estão em 
equilíbrio, desloca o equilíbrio na direção de menor número de 
moléculas
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O Princípio de Le Chatelier e o Equilíbrio Químico
Efeito das variações de pressão e volume sobre o equilíbrio

2NO2(g)N2O4(g)
Exemplos: Diga qual o efeito da compressão sobre a 
composição, no equilíbrio, das misturas de reação em que os 
equilíbrios:

H2(g) I2(g)2HI(g)
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O Princípio de Le Chatelier e o Equilíbrio Químico
Adição de um gás inerte
Se um gás inerte for introduzido num reator contendo outros 
gases em equilíbrio, ele causará um aumento na pressão total
dentro do recipiente – esse aumento não afeta a posição de 
equilíbrio, pois não altera as pressões parciais ou as 
concentrações de quaisquer substâncias presentes.
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O Princípio de Le Chatelier e o Equilíbrio Químico
Efeito de um catalisador sobre a posição de equilíbrio
Um catalisador afeta uma reação química pela redução da 
barreira de energia de ativação que deve ser vencida, a fim 
de que a reação se processe – acelera a aproximação da 
posição do equilíbrio. 
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Alguns exercícios
Para a reação

4NH3(g) 3O2(g)2N2(g) 6H2O(l)
Como a quantidade de NH
3
, no equilíbrio, será afetada pela:
a) Adição de O
2
ao sistema?
b) Adição de N
2
ao sistema?
c) Remoção de água do sistema?
d) Diminuição do volume do recipiente? 
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DESAFIO
Suponha que para os mesmos dados do exercício:
Imagine que colocamos 3,12 g de PCl
5
em um recipiente de 500 mL e 
que a amostra atingiu o equilíbrio com os produtos de decomposição 
tricloreto de fósforo e cloro em 250ºC, em que Kp=78,3. As três 
substâncias são gases em 250ºC. 
... a mistura em equilíbrio seja perturbada pela adição de 0,0100 mol de 
Cl
2
ao balão de 500 mL e que o sistema atinja novamente o equilíbrio. 
Quais as novas composições do equilíbrio?