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LARISSA MIKI OHOTAGURO | 25 JAN 2023 1 Equilíbrio Químico Reações Reversíveis Reações reversíveis correspondem às reações que se processam, num sistema fechado, simultaneamente nos dois sentidos, isto é, os reagentes se transformam em produtos, e estes, à medida em que se formam, produzem os reagentes iniciais. Assim, nota-se que nessas reações, o rendimento é menor que 100%. → Reação direta: reagentes transformam-se em produtos. → Reação inversa: produtos geram os reagentes. Equilíbrio Químico O equilíbrio químico é o estado no qual a velocidade da reação direta é igual a velocidade da reação inversa. Logo, as concentrações dos participantes do equilíbrio permanecem constantes. Exemplo: CO(g) + NO2(g) ⇌ CO2(g) + NO(g) Tempo (min) CO(g) NO2(g) CO2 (g) NO(g) T0 1 mol/L 1 mol/L — — T 0,5 mol/L 0,5 mol/L 0,5 mol/L 0,5 mol/L 2T 0,32 mol/L 0,32 mol/L 0,68 mol/L 0,68 mol/L 3T 0,24 mol/L 0,24 mol/L 0,76 mol/L 0,76 mol/L 4T 0,2 mol/L 0,2 mol/L 0,8 mol/L 0,8/ mol/L 5T 0,2 mol/L 0,2 mol/L 0,8 mol/L 0,8/ mol/L ⇌ LARISSA MIKI OHOTAGURO | 25 JAN 2023 2 A constante de equilíbrio corresponde à razão entre as constantes de velocidade das reações direita e inversa, de modo que depende da reação analisada e da temperatura. Ademais, não se considera os participantes sólidos ou a água no estado líquido na equação. Exemplo: V1 = k1 . [CO] . [NO2] e V2 = k2 . [CO2] . [NO] V1 = V2 k1 . [CO] . [NO2] = k2 . [CO2] . [NO] Kc = = ▪ Grau de equilíbrio: indica o rendimento da reação α = → Kc > 1 : equilíbrio no qual há mais produtos do que reagentes, ou seja, a reação possui alto rendimento; → Kc < 1: equilíbrio no qual há mais reagentes do que produtos, ou seja, a reação possui baixo rendimento; ▪ Operações matemáticas com a constante de equilíbrio: → Kc2 = 1 / Kc1 : as constantes de equilíbrio das reações direta e inversa são recíprocas; Exemplo: N2O4 ⇌ 2 NO2 K1 = = 0,21 a 100°C 2 NO2 ⇌ N2O4 K2 = = 1 / = 4,76 → Kc2 = (Kc1)x : ao multiplicar os coeficientes estequiométricos de uma reação em equilíbrio por x, deve-se elevar a constante de equilíbrio por x; Exemplo: N2O4 ⇌ 2 NO2 K1 = = 0,21 a 100°C 2 N2O4 ⇌ 4 NO2 K2 = = = 0,044 Kc = k1 k2 = [produtos]x [reagentes]y k1 k2 [CO2] . [NO] [CO] . [NO2] Constante de equilíbrio quantidade de mols que reagiu quantidade inicial de mols [NO2] 2 [N2O4] inverter [NO2] 2 [N2O4] [NO2] 2 [N2O4] x2 [NO2] 2 ( [N2O4] 2 [NO2] 4 [N2O4] 2 ( [NO2] 2 [N2O4] LARISSA MIKI OHOTAGURO | 25 JAN 2023 3 → Kc3 = Kc1 . Kc2 : ao somar duas ou mais reações, deve-se multiplicar as constantes de equilíbrio para se obter a constante da equação global. Exemplo: N2O4 (g) ⇌ 2 NO2 (g) K1 = = 0,21 a 100°C 2 NO2 (g) ⇌ N2 (g) + 2 O2 (g) K2 = = 7,8 . 1014 a 100°C N2O4 (g) ⇌ N2 (g) + 2 O2 (g) K3 = = . = 1,6 . 1014 A constante de equilíbrio também pode ser escrita em termos de pressão parcial (pressão que um gás exerce sozinho dentro de uma mistura gasosa). Essa forma pode ser utilizada em sistemas em equilíbrio nos quais há participação de um ou mais gases. Kp = Deslocamento de Equilíbrio Químico O deslocamento de equilíbrio corresponde à qualquer alteração de um equilíbrio químico que acaba por favorecer uma das reações, a direta ou a inversa. ▪ Variação na concentração: → O aumento da concentração de um participante provoca o descolamento do equilíbrio no sentido do seu consumo, ou seja, o equilíbrio desloca-se para o lado oposto da adição. [NO2] 2 [N2O4] [N2] . [O2] 2 [NO2] 2 [N2] . [O2] 2 [N2O4] [NO2] 2 [N2O4] [N2] . [O2] 2 [NO2] 2 (pressão parcial dos produtos) (pressão parcial dos reagentes) Relação entre Kc e Kp a . A + b . B ⇌ c . C + d . D Kp = (pC) c . (pD) d (pA) a . (pB) b ; Kp = ([C] . R . T)c . ([D] . R . T)d ([A] . R . T)a . ([B] . R . T)b p . V = n . R . T p = [ ] . R . T Kp = [C]c . [D]d [A]a . [B]b . (R . T)c + d – a - b Kp = Kc . (R . T ) n ; 𝚫 𝚫n = nprodutos – nreagentes Princípio de Le Chântelie: se um sistema em equilíbrio é perturbado por uma variação na concentração, na pressão ou na temperatura, o equilíbrio deslocar-se-á de forma a diminuir o efeito dessa perturbação. reagentes ⇌ produtos e reagentes ⇌ produtos LARISSA MIKI OHOTAGURO | 25 JAN 2023 4 → A diminuição da concentração de um participante provoca o descolamento do equilíbrio no sentido de sua formação, ou seja, o equilíbrio descola-se para o mesmo lado da redução. ▪ Variação na pressão por alteração de volume: → O aumento da pressão por diminuição de volume provoca o descolamento do equilíbrio no sentido com o menor número de moléculas na forma gasosa, ou seja, o equilíbrio desloca-se para o lado de menor volume gasoso. → A diminuição da pressão por aumento de volume provoca o descolamento do equilíbrio no sentido com o maior número de moléculas na forma gasosa, ou seja, o equilíbrio desloca-se para o lado de maior volume gasoso. Equilíbrios químicos com volumes gasosos iguais (x = y) não sofrem descolamento por variação de pressão. ▪ Variação na temperatura: → O aumento da temperatura, isto é, o fornecimento de calor para o sistema, provoca o descolamento do equilíbrio no sentido endotérmico, alterando a constante de equilíbrio. → A diminuição da temperatura, isto é, a retirada de calor para o sistema, provoca o descolamento do equilíbrio no sentido exotérmico, alterando a constante de equilíbrio. e p x reagentes ⇌ y produtos (x < y) p x reagentes ⇌ y produtos (x < y) T reagentes + calor ⇌ produtos endo exo T reagentes + calor ⇌ produtos endo exo reagentes ⇌ produtos reagentes ⇌ produtos LARISSA MIKI OHOTAGURO | 25 JAN 2023 5 ▪ Emprego de catalisador: → O catalisador corresponde a uma substância responsável por aumentar a velocidade da reação a partir da diminuição da energia de ativação. Essa redução é a mesma tanto para a reação direta quanto para a reação inversa, de modo que o catalisador não provoca deslocamento, apenas faz com que o equilíbrio seja atingido mais rapidamente.
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