Equilíbrio em Reações Químicas

Prévia do material em texto

15/03/2023, 06:30 Equilíbrio em Reações Químicas
https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/03529/index.html# 1/59
Equilíbrio em
Reações Químicas
Prof. Fábio Bicalho Cano
Descrição
A construção dos principais conceitos de equilíbrio químico e de suas
relações termodinâmicas para o controle da direção de reação e do
rendimento de produtos.
Propósito
Toda reação química avança para um estado de equilíbrio dinâmico em
que os reagentes e produtos não apresentam tendência a alterações. Na
composição de equilíbrio, a uma coordenada de reação definida, define-
se uma relação entre as constantes de equilíbrio e a energia de Gibbs
padrão de reação. O entendimento termodinâmico do equilíbrio permite
controlar a direção de reação e o rendimento de produtos.
Objetivos
Módulo 1
Coordenada de reação e regra das fases
Reconhecer a coordenada de reação.
Módulo 2
Relações entre constantes de equilíbrio e
composição
Interpretar a constante de equilíbrio.
Módulo 3
Sistemas com reação química: equilíbrio e
fases
15/03/2023, 06:30 Equilíbrio em Reações Químicas
https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/03529/index.html# 2/59
Descrever os equilíbrios químicos.
Módulo 4
Equilíbrio envolvendo multiplas reações
Calcular problemas de equilíbrio químico.
Introdução
Confira um breve resumo dos principais conceitos de reações de
equilíbrio químico, que serão abordados neste conteúdo.
1 - Coordenada de reação e regra das fases
Ao �nal deste módulo, você será capaz de reconhecer a coordenada de reação.
Vamos começar!
Reação e regra das fases
Assista ao vídeo a seguir para conhecer os principais pontos que serão
abordados neste módulo.


15/03/2023, 06:30 Equilíbrio em Reações Químicas
https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/03529/index.html# 3/59
De�nição de Coordenada de Reação
A taxa de uma reação homogênea é determinada pela composição da
mistura reacional, a determinadas temperatura e pressão, após um
tempo de reação. Vamos considerar a reação genérica:
Em que representa a fórmula molecular da substância e o seu
coeficiente estequiométrico.
Por convenção, na representação da reação acima, os reagentes ficam
posicionados à esquerda da seta de reação e são substâncias
consumidas. Já os produtos ficam posicionados à direta da seta de
reação e são substâncias formadas ou produzidas. Assim, considerando
 a variação do número de mols da substância no meio reacional no
intervalo de tempo , as taxas de consumo ou de produção de cada
substância no meio reacional será definida por:
A taxa de reação é determinada independentemente da condição de
consumo ou de produção da substância e, por definição, é uma
grandeza positiva. Assim, temos com base na estequiometria da reação:
Em que é a extensão de reação, ou grau de avanço de reação, ou
ainda, coordenada de reação.
Após um tempo de reação, podemos escrever para os reagentes e
produtos que iniciaram a reação com um determinado número de mols
inicial :
Reescrevendo as equações acima:
v1A1 + v2A2 → v3A3 + v4A4
Ai i vi
dni i
dt
rA1 ≡
dnA1
dt
< 0 (consumido) 
rA2 ≡
dnA2
dt
< 0 (consumido) 
rA3 ≡
dnA3
dt
> 0 (produzido) 
rA4 ≡
dnA4
dt
> 0 (produzido) 
r
r = −
1
v1
dnA1
dt
= −
1
v2
dnA2
dt
=
1
v3
dnA3
dt
= −
1
v4
dnA4
dt
=  consta
ξ
nAi,0
ξ = −
nA1 − nA1,0
v1
= −
nA2 − nA2,0
v2
=
nA3 − nA3,0
v3
=
nA4 − nA4,0
v4
15/03/2023, 06:30 Equilíbrio em Reações Químicas
https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/03529/index.html# 4/59
Generalizando:
Em que é o número estequiométrico da substância , definido por:
 (o negativo do coeficiente estequiométrico) se a substância
for um reagente, e (o próprio coeficiente estequiométrico) se a
substância for um produto.
Descrição do Equilíbrio em Meios
Reacionais
Vamos considerar uma reação genérica, em um sistema fechado, que
pode ser conduzida no sentido direto, da esquerda para a direita, e no
sentido inverso, da direita para a esquerda.
O sentido de uma transformação espontânea é aquele que leva para os
menores valores da energia de Gibbs. Assim, a variação da energia de
Gibbs para a mistura reacional, será escrita como:
Energia de Gibbs
Energia de Gibbs, ou energia livre de Gibbs, é a energia excedente no
sistema após uma reação química espontânea.
A temperatura e pressão constantes, à medida que a reação avança:
Em que a variação do número de mols do componente decorre
exclusivamente da reação química.
Para uma reação que avança mols, em que é a coordenada de
reação, temos:
Logo:
nA1 = nA1,0 − v1ξ
nA2 = nA2,0 − v2ξ
nA3 = nA3,0 + v3ξ
nA4 = nA4,0 + v4ξ
nAi = nAi,0 + v
∗
i ξ
v∗i i
v∗i = −vi
v∗i = vi
v1A1 + v2A2 ⇄ v3A3 + v4A4
dG = −SdT + V dp +∑
i
μidni
dG = ∑
i
μidni
i, dni
ξ ξ
ni = ni,0 + v
∗
i ξ
15/03/2023, 06:30 Equilíbrio em Reações Químicas
https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/03529/index.html# 5/59
Portanto, para uma reação a e constantes:
Dessa expressão, podemos escrever:
Em que é a energia de Gibbs de reação.
A imagem a seguir demonstra o comportamento da energia de Gibbs
com o grau de avanço de reação e assinala o grau de avanço de
equilíbrio , determinado quando:
Espontaneidade de uma reação em função dos graus de avanço e de equilíbrio .
Conforme a representação da imagem anterior, temos como critério de
espontaneidade e equilíbrio:
 , a reação direta é espontânea;
 , a reação inversa é espontânea;
 , a reação está em equilíbrio.
As reações em que podem ser denominadas exoérgicas,
uma vez que, em função da espontaneidade, essas reações podem
potencializar outras reações, em outros processos, capazes de
disponibilizar na vizinhança outra forma de trabalho, além do
termoelástico. Por sua vez, as reações em que podem ser
denominadas endoérgicas, pois ocorrem mediante o consumo de
energia na forma de trabalho, uma vez que os sentidos diretos dessas
reações são não espontâneos.
Termoelástico
Comportamento mecânico devido à variação térmica. Neste caso, um
comportamento elástico.
dni = v
∗
i dξ
T p
dG = (∑
i
v∗iμi)dξ
ΔGreação = (
∂G
∂ξ
)
T ,p
= ∑
i
v∗iμi
ΔGreação 
ξeq
ΔGreação  = (∑
i
v∗iμi)
eq
= 0
ξeq 
ΔGreação  < 0
ΔGreação  > 0
ΔGreação  = 0
ΔGreação < 0
ΔGreação > 0
15/03/2023, 06:30 Equilíbrio em Reações Químicas
https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/03529/index.html# 6/59
A Regra das Fases
A fase é caracterizada por um estado uniforme da matéria, tanto na
composição química quanto no estado de agregação (ou estado físico).
Identificamos, como constituinte, qualquer espécie química presente no
sistema. Se esse constituinte é quimicamente independente do sistema,
dizemos que ele é um componente . O grau de liberdade , ou
variância, ou ainda, número de graus de liberdade de um sistema,
corresponde ao número de variáveis intensivas que podem ser
independentemente alteradas, sem perturbar o número de fases em
equilíbrio presentes no sistema.
Assim, a regra das fases estabelece uma relação geral entre o grau de
liberdade , o número de componentes e o número de fases 
de um sistema em equilíbrio.
Para demonstrar essa relação geral, vamos considerar, inicialmente, o
diagrama de fase simples, que é caracterizado por uma única
substância pura, que apresenta diferentes estados de agregação,
conforme a representação da imagem a seguir.
Diagrama de fase simples.
Para o diagrama de fase simples só existe um componente, portanto o
parâmetro não será computado na relação geral. Assim:
Ponto
Número de fases Grau de liberda
1 1 2
2 2 1
3 2 1
Fábio Bicalho Cano
Considerando a imagem do diagrama de fase simples, no ponto 1, o
grau de liberdade é 2, pois na região de sólido, assim como nas regiões
de líquido e de gás, é possível variar livremente a pressão e a
temperatura sem perturbar o número de fases em equilíbrio. Os pontos
2 e 3 estão localizados nas curvas de equilíbrio sólido-líquido e líquido-
gás, respectivamente. Nesses pontos, a equação do perfil de equilíbriocorrelaciona a pressão com a temperatura. Assim, se for selecionada
uma temperatura, automaticamente a pressão fica definida e vice-versa.
Então, nas curvas de equilíbrio, sem perturbar o número de fases em
equilíbrio , o número de variáveis intensivas que podem variar
livremente é 1, ou seja, .
Logo, a regra das fases para um sistema com apenas um componente
é:
(P)
(C) (F)
(F) (C) (P)
C
(P) (F)
(P = 2)
F = 1
F = 3 − P
15/03/2023, 06:30 Equilíbrio em Reações Químicas
https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/03529/index.html# 7/59
Um sistema com vários componentes, em equilíbrio, segue a
representação na imagem a seguir.
Equilíbrio de fases genérico para um sistema com componentes e fases.
Tendo por base a imagem anterior, o número total de variáveis para um
sistema com componentes e fases será dado por:
 (variáveis naturais do equilíbrio) 2
Fração molar de cada componente em cada fase
Total de variáveis 2 + 
Fábio Bicalho Cano
O número total de equações independentes que podemos escrever para
o sistema da imagem anterior será dado por:
 (para cada fase)
Fábio Bicalho Cano
Para cada componente, a condição de equilíbrio define que:
 igualdades independentes
Total de equações
Fábio Bicalho Cano
O número de graus de liberdade ou simplesmente, grau de liberdade 
, também pode ser interpretado como o menor número de variáveis
necessário para especificar completamente o equilíbrio termodinâmico
de um sistema. Assim, para que um sistema em equilíbrio
termodinâmico, representado por um conjunto de variáveis e de
equações, seja possível e determinado, o número de equações deve ser
igual ao número de variáveis. Diante do exposto, podemos escrever para
um sistema em equilíbrio:
Traduzindo a expressão acima em termos matemáticos, temos:
C P
C P
p,T
P ⋅ C
P ⋅ C
∑i x1 = 1 P
μαi = μ
β
i = ⋯ = μ
P
i
(P − 1) C ⋅ (P − 1)
P + C ⋅ (P − 1)
(F)
F = (P ⋅ C + 2) − [P + C ⋅ (P − 1)]
15/03/2023, 06:30 Equilíbrio em Reações Químicas
https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/03529/index.html# 8/59
Ou seja:
Portanto:
Não existe sentido físico em um número de graus de liberdade negativo,
ou seja, . Dessa forma, obrigatoriamente, . Quando ,
o sistema é invariante e definido, não havendo a necessidade da
especificação de nenhuma variável para que o estado termodinâmico de
equilíbrio fique completamente determinado.
Demonstração
O composto 1,2 -dicloroetano é um dos solventes utilizado
na lavagem a seco. Propõe-se como rota sintética desse solvente a
seguinte reação, a 298K:
Sabe-se que para essa reação e
. Nessas condições, essa reação é viável?
Justifique.
Solução
Para que a reação seja termodinamicamente viável: .
Sabemos que para uma temperatura constante: .
Logo:
Como , a reação é viável.
Mão na massa
Questão 1
Considere a reação de decomposição do pentóxido de dinitrogênio:
Podemos afirmar que a taxa de decomposição do é:
F = P ⋅ C + 2 − P − P ⋅ C + C
F = C − P + 2
F < 0 F ≥ 0 F = 0
(C2H4Cl2)
C2H4(g) + Cl2(g) → C2H4Cl2(g)
ΔH o = −218kJ/mol
ΔS o = −234J/mol ⋅ K
ΔGreação  < 0
ΔG = ΔH − TΔS
ΔG = −218 × 103 − 298 × (−234) = −148268J/mol = −148kJ/m
ΔGreação  < 0

2N2O5(g) → 4N2(g) + O2(g)
N2O5(g)
15/03/2023, 06:30 Equilíbrio em Reações Químicas
https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/03529/index.html# 9/59
Parabéns! A alternativa A está correta.
%0A%3Cp%20class%3D'c-paragraph%20u-text--medium%20c-
table'%3E%24%24%24%0A%20%20%5Cbegin%7Baligned%7D%0A%20%20%26r%3D-
%5Cfrac%7B1%7D%7B2%7D%20%5Cfrac%7Bd%20N_%7B2%7D%20O_%7B5%7D%7D%7Bd%20t%7D%3D%5Cfrac%7B1%7D
%5Cfrac%7Bd%20N_%7B2%7D%20O_%7B5%7D%7D%7Bd%20t%7D%3D%5Cfrac%7B1%7D%7B2%7D%20%5Cfrac%7Bd%20
%5Cfrac%7Bd%20N_%7B2%7D%20O_%7B5%7D%7D%7Bd%20t%7D%3D2%20%5Cfrac%7Bd%20O_%7B2%7D%7D%7Bd%20
Questão 2
A taxa de formação do oxigênio é , conforme a
reação de decomposição do ozônio:
Qual é o valor da taxa de reação?
Parabéns! A alternativa E está correta.
%0A%3Cyduqs-video-
player%20src%3D%22https%3A%2F%2Fplay.yduqs.videolib.live%2Fhome%3Ftoken%3D366c49c0ba234b119ccd83f35fa88
video-player%3E%0A
Questão 3
Uma amostra de mol de foi introduzida em um
recipiente isento de gases e fechado a e com o passar do
tempo entrou em equilíbrio formando mol de ,
conforme a reação:
A duas vezes a taxa de formação do .O2(g)
B metade da taxa de formação do .O2(g)
C igual à taxa de formação do .O2(g)
D duas vezes a taxa de formação do .NO2(g)
E quatro vezes a taxa de formação do .NO2(g)
2, 4 × 10−3mol/s
2O3(g) → 3O2(g)
A 7, 2 × 10−3mol/s
B 4, 8 × 10−3mol/s
C 2, 4 × 10−3mol/s
D 1, 2 × 10−3mol/s
E 8, 0 × 10−4mol/s
9, 30 × 10−3 HI
1000K
6, 29 × 10−4 I2
15/03/2023, 06:30 Equilíbrio em Reações Químicas
https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/03529/index.html# 10/59
Qual é o valor do grau de avanço de equilíbrio?
Parabéns! A alternativa C está correta.
%0A%3Cp%20class%3D'c-paragraph%20u-text--medium%20c-
table'%3E%24%24%24%0A%20%20%5Cbegin%7Baligned%7D%0A%20%20%26n_%7BA_%7Bi%7D%7D%3Dn_%7BA_%7Bi%2
4%7D%20mol%0A%20%20%5Cend%7Baligned%7D%0A%20%20%24%24%24%3C%2Fp%3E%0A
Questão 4
Considere o diagrama de fase para o hélio.
Qual é o grau de liberdade da região indicada por (1)?
Parabéns! A alternativa C está correta.
%0A%3Cp%20class%3D'c-paragraph%20u-text--
medium'%3EPara%20o%20diagrama%20de%20fase%20simples%3A%3C%2Fp%3E%0A%3Cp%20class%3D'c-
paragraph%20u-text--medium'%3E%24%24%0A%20%20F%3D3-
P%0A%20%20%24%24%3C%2Fp%3E%0A%3Cp%20class%3D'c-
paragraph%20u-text--
medium'%3EO%20ponto%20(1)%20%C3%A9%20um%20ponto%20triplo%20em%20que%20coexistem%203%20fases%2C%
l%20e%20He-
Il%20e%20a%20fase%20gasosa.%20Logo%3A%3C%2Fp%3E%0A%3Cp%20class%3D'c-
2HI(g) ⇄ H2(g) + I2(g)
A 1, 26 × 10−3mol
B 4, 65 × 10−3mol
C 6, 29 × 10−4mol
D 3, 14 × 10−4mol
E 1, 14 × 10−4mol
A –1
B –2
C 0
D 1
E 2
15/03/2023, 06:30 Equilíbrio em Reações Químicas
https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/03529/index.html# 11/59
paragraph%20u-text--medium'%3E%24%24%0A%20%20F%3D3-
3%3D0%0A%20%20%24%24%3C%2Fp%3E%0A
Questão 5
Considere um sistema reacional conduzido em um vaso fechado,
onde se observa o equilíbrio químico:
Qual é o grau de liberdade desse sistema?
Parabéns! A alternativa B está correta.
%0A%3Cyduqs-video-
player%20src%3D%22https%3A%2F%2Fplay.yduqs.videolib.live%2Fhome%3Ftoken%3D7bc0d5ae09364cda9437de616a37
video-player%3E%0A
Questão 6
Assinale a alternativa em que as condições apresentadas de reação
correspondem a uma situação de equilíbrio.
Parabéns! A alternativa D está correta.
%0A%3Cp%20class%3D'c-paragraph%20u-text--medium%20c-
table'%3EPara%20o%20equil%C3%ADbrio%3A%20%5C(%5CDelta%20G%3D%5CDelta%20H-
T%20%5CDelta%20S%3D0%5C)%3C%2Fp%3E%0A%3Cp%20class%3D'c-
paragraph%20u-text--medium%20c-
table'%3E%24%24%24%20%5CDelta%20G%3D-54-
400%20%5Ctimes(-0%2C135)%3D0%20kJ%20%24%24%24%3C%2Fp%3E%0A
MgCO3(s) ⇄ MgO(s) + CO2(g)
A 0
B 1
C 2
D 3
E 4
A ΔH = −48kJ; ΔS = +135J/K a 400K
B ΔH = +48kJ; ΔS = +135J/K a 400K
C ΔH = −48kJ; ΔS = −135J/K a 400K
D ΔH = −54kJ; ΔS = −135J/K a 400K
E ΔH = +54kJ; ΔS = −135J/K a 400K
15/03/2023, 06:30 Equilíbrio em Reações Químicas
https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/03529/index.html# 12/59
Teoria na prática
Seja a reação de decomposição da amônia em vaso fechado:
Inicialmente, as três espécies químicas estão presentes em quantidades
arbitrárias e , em uma temperatura muito baixa para
a reação não ocorrer. Eleva-se, então, a temperatura e mantém-se seu
valor constante até que o meio reacional alcance o equilíbrio. Por
intermédio da coordenada de reação de equilíbrio, determine as
quantidades de cada espécie química presente no equilíbrio.
Falta pouco para atingir seus objetivos.
Vamos praticar alguns conceitos?
Questão 1
Considere o diagrama de fase para o hélio puro.
Qual é o grau de liberdade da região indicada por (1)?
Parabéns! A alternativa E está correta.
%0A%3Cp%20class%3D'c-
paragraph'%3EDiagrama%20de%20fase%20simples%3A%20Regi%C3%A3o%20(1)%20-
_black
2NH3(g) ⇄ N2(g) + 3H2(g)nNH3,0,nN2,0 nH2,0
Mostrar solução
A –2
B –1
C 0
D 1
E 2
15/03/2023, 06:30 Equilíbrio em Reações Químicas
https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/03529/index.html# 13/59
%20Uma%20fase%20He-II%20l%C3%ADquido.%20%5C(F%3D3-
P%3D3-1%3D2%5C)%20%3C%2Fp%3E%0A
Questão 2
Considere a reação conduzida em sistema fechado:
Suponha que, inicialmente, estejam presentes no meio reacional
somente 4 mol de e 2 mol de . Para uma coordenada
de reação , o número de mols de presente no meio
reacional será igual a:
Parabéns! A alternativa B está correta.
%0A%3Cp%20class%3D'c-paragraph%20u-text--medium%20c-
table'%3E%24%24%24%0A%20%20%5Cbegin%7Baligned%7D%0A%20%20%26n_%7Bi%7D%3Dn_%7Bi%2C%200%7D%2Bv_
2 - Relações entre constantes de equilíbrio e composição
Ao �nal deste módulo, você será capaz de interpretar a constante de equilíbrio.
Vamos começar!
2NO(g) + Cl2(g) ⇄ 2ClNO(g)
NO(g) Cl2(g)
ξ ClNO(g)
A nClNO = 4 − 2ξ
B nClNO = 2ξ
C nClNO = 2 + 2ξ
D nClNO  = 2 − ξ
E nClNO = ξ

15/03/2023, 06:30 Equilíbrio em Reações Químicas
https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/03529/index.html# 14/59
Constante de equilíbrio e composição
Assista ao vídeo a seguir para conhecer os principais pontos que serão
abordados neste módulo.
Quociente reacional e as Constantes
de Equilíbrio
Vamos considerar a reação genérica, em fase gasosa, em um sistema
fechado:
Considerando agora que cada componente da mistura gasosa tem
comportamento de gás ideal, temos para o potencial químico:
Em que é a pressão de referência igual a 1atm e a pressão parcial 
é medida em atm.
A energia de Gibbs da reação é determinada por:
Em que o símbolo representa o somatório, ou seja, a soma dos
termos é o número estequiométrico e o potencial químico
do componente .
Então, para a reação genérica, temos:
Vamos considerar a energia de Gibbs padrão de reação , definida
por:
Portanto:
v1A1 + v2A2 ⇄ v3A3 + v4A4
μi = μ
o
i (T ) + R̄T ln(
pi
po
)
po pi
ΔGreação = ∑
i
v∗iμi
∑
(v∗iμi), v
∗
i μi
i
ΔG = v3 (μoA3 + R̄T ln pA3)+ v4 (μ
o
A4
+ R̄T ln pA4)− v1 (μoA1 + R̄
ΔGo
ΔGo(T ) = v3 ⋅ μ
o
A3
+ v4 ⋅ μ
o
A4
− v1 ⋅ μ
o
A1
− v2 ⋅ μ
o
A2
= ∑
i
v∗iμ
o
i
15/03/2023, 06:30 Equilíbrio em Reações Químicas
https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/03529/index.html# 15/59
O argumento desse logaritmo é denominado quociente reacional ou
quociente próprio das pressões, . Assim, temos:
Em que o símbolo representa o produtório, ou seja, o produto dos
termos é o número estequiométrico e a pressão parcial do
componente medida em atm.
Logo:
Para a situação de equilíbrio, . Logo:
 é a constante de equilíbrio determinada com base nas pressões
parciais, dependente somente da temperatura e definida por:
Em que é a pressão parcial do componente de equilíbrio, medida
em atm.
Como determinar a constante de equilíbrio se os gases
envolvidos na reação química têm comportamento de gás
real e não de gás ideal?
Para uma reação química que envolve uma mistura de gases reais, a
análise é semelhante àquela desenvolvida até aqui, devendo o equilíbrio
ser escrito com base na fugacidade:
 é a constante de equilíbrio determinada em função da fugacidade,
dependente somente da temperatura e definida por:
ΔGreação = ΔG
o(T ) + R̄T ln(
p
v3
A3
⋅ pv4
A4
p
v1
A1
⋅ pv2A2
)
Qp
Qp =
p
v3
A3
⋅ pv4A4
pv1
A1
⋅ pv2
A2
= ∏
i
p
v∗i
i
∏
(pv
∗
i
i ), v∗i pi
i
ΔGreação  = ΔG
o(T ) + R̄T lnQp
ΔGreação  = 0
0 = ΔGo(T ) + R̄T ln(
p
v3
A3
⋅ pv4A4
p
v1
A1
⋅ pv2A2
)
eq
= ΔGo(T ) + R̄T lnKp
Kp
Kp = (
p
v3
A3
⋅ pv4A4
pv1
A1
⋅ pv2
A2
)
eq
= ∏
i
(pi)
v∗i
eq
(pi)eq i
ΔGo(T ) = −R̄T lnKf
Kf
Kf = ∏
i
(fi)
v∗i
eq
15/03/2023, 06:30 Equilíbrio em Reações Químicas
https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/03529/index.html# 16/59
A constante de equilíbrio pode ser escrita também em função da
concentração , em , e da fração molar , conforme as
equações:
A constante de equilíbrio é uma função exclusiva da temperatura de
reação . Para a sua determinação, precisamos quantificar a energia de
Gibbs padrão de reação , que também é função somente da
temperatura de reação e definida na pressão de 1atm ou 1bar. Assim,
temos:
Fugacidade
Na Química, significa o diferencial do potencial químico. Serve para indicar
quão desordenada e rápida é a reação.
Como calcular a energia de Gibbs padrão de reação, ?
Os dados mais usuais disponíveis para o cálculo da constante de
equilíbrio são os dados de energia de Gibbs padrão de formação a
 e 1 atm. Por definição, uma reação de formação é aquela que
forma 1 mol da substância, a partir de seus elementos constituintes
puros, na forma mais estável, conforme encontrados na natureza. Por
convenção, a energia de Gibbs de formação do elemento puro, no
estado físico mais estável, conforme encontrado na natureza, é zero.
A seguir, são apresentadas algumas reações de formação:
A tabela de dados termoquímicos, apresenta a entalpia padrão de
formação , a energia de Gibbs padrão de formação e a
entropia padrão para algumas substâncias. Tabela dados
termoquímicos.
Como a energia de Gibbs é uma função de estado, sua variação não
depende do caminho e sabendo que qualquer reação pode ser escrita
como uma combinação de reações de formação, a energia de Gibbs
padrão de reação para a reação genérica a seguir será determinada por:
Ci mol/L xi
KC = ∏
i
(Ci)
v∗i
eq
Kx = ∏
i
(xi)
v∗i
eq
K
T
ΔGo
K = K(T )
lnK = −
ΔGo
R̄T
ΔGo
ΔGo
f
25∘C
C(s,  grafite ) + O2(g) → 1CO2(g)
H2(g) + S(s,  rômbico ) + 2O2(g) → 1H2SO4(l)
N2(g) + 2O2(g) → 1N2O4(g)
K(s) +
1
2
Cl2(g) +
3
2
O2(g) → 1KClO3(s)
2C(s,  grafite ) + 3H2(g) +
1
2
O2(g) → 1C2H5OH(l)
ΔH o
f
ΔGo
f
S o
https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/03529/docs/Tabela_Dados_Termoquimicos.pdf
15/03/2023, 06:30 Equilíbrio em Reações Químicas
https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/03529/index.html# 17/59
Generalizando:
Em que é o número estequiométrico e a energia de Gibbs
padrão de formação do componente .
Relações entre constantes de
equilíbrio
Para sistemas gasosos, a relação entre as constantes de equilíbrio e
 é determinada por meio do conceito de pressão parcial, em que
. Logo, para a reação genérica:
Então:
Caso a mistura gasosa apresente comportamento de gás ideal e
sabendo que a pressão parcial, por definição, é a pressão que o gás da
mistura exerceria se estivesse sozinho no recipiente de mistura, na
temperatura de mistura, temos:
Considerando a concentração em mol/L:
Assim:
Ou seja:
v1A1 + v2A2 ⇄ v3A3 + v4A4
ΔGo = v3 ⋅ ΔG
o
f,A3
+ v4 ⋅ ΔG
o
f,A4
− v1 ⋅ ΔG
o
f,A1
− v2 ⋅ ΔG
o
f,A2
ΔGo = ∑
i
v∗i ΔG
o
f,i
v∗i ΔG
o
f,i
i
Kp
Kx
pi = xip
Kp =
p
v3
A3
⋅ pv4A4
pv1
A1
⋅ pv2
A2
=
(xA3p)
v3 ⋅ (xA4p)
v4
(xA1p)
v1 ⋅ (xA2p)
v2
= (∏
i
x
v∗i
i
)× pv3+v4−v1−v2
Kp = Kx × p
∑ v∗i
i
piV = niR̄T
Ci
pi = CiR̄T
Kp =
p
v3
A3
⋅ pv4
A4
p
v1
A1
⋅ pv2A2
=
(CA3R̄T)
v3
⋅ (CA4R̄T)
v4
(CA1R̄T)
v1
⋅ (CA2R̄T)
v2
= (∏
i
C
v∗i
i )× (R̄T
15/03/2023, 06:30 Equilíbrio em Reações Químicas
https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/03529/index.html# 18/59
Atenção!
Em uma reação em fase gasosa, constituída por uma mistura de gases
ideais, quando , as constantes de equilíbrio e são
iguais.
Resposta do equilíbrio às condições
do sistema
O equilíbrio é afetado por alterações na pressão, na temperatura e nas
concentrações dos reagentes e produtos.
O efeito da temperatura na constante de equilíbrio pode ser avaliado
pelo desenvolvimento a seguir. Para o equilíbrio químico da reação:
Diferenciando a expressão acima em relação a , temos:
Agora:
Considerando a equação de Gibbs-Helmholtz:
Dividindo essa expressão por 
Podemos escrever:
Diferenciando a expressão acima em relação
a 
Temos:
Kp = KC × (R̄T )
∑ v∗i
∑ v∗i = 0 Kp,KC Kx
lnKp = −
ΔGo
R̄T
T
d lnKp
dT
= −
1
R̄
d (ΔGo/T )
dT
ΔGo = ∑
i
v∗iμ
o
i
d (μ0i /T)
dT
= −
H̄ oi
T 2
T
ΔGo
T
= ∑
i
v∗i
μoi
T
T
15/03/2023, 06:30 Equilíbrio em Reações Químicashttps://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/03529/index.html# 19/59
Considerando a equação de Gibbs-Helmholtz:
Logo:
Portanto:
A constante de equilíbrio pode ser explicitamente escrita em função da
temperatura por intermédio da integração da equação acima. Assim,
temos:
Geralmente, é constante em intervalos de temperatura não muito
grandes. Assim, considerando constante no intervalo de
integração:
Para uma reação conduzida à temperatura constante, podemos
escrever:
Então, para o equilíbrio:
Ou seja:
d (ΔGo/T )
dT
= ∑
i
v∗i
d (μoi/T )
dT
d (μ0i /T)
dT
= −
H̄ oi
T 2
d (ΔGo/T )
dT
= −
1
T 2
∑
i
v∗i H̄
o
i = −
ΔH o
T 2
d lnKp
dT
= −
1
R̄
d (ΔGo/T )
dT
=
ΔH o
R̄T 2
∫
lnKp
ln kp,0
lnKp = ∫
T
T0
ΔH o
R̄T 2
dT
lnKp − lnKp,0 = ∫
T
T0
ΔH o
R̄T 2
dT
ΔH o
ΔH o
lnKp = lnKp,0 −
ΔH o
R̄
(
1
T
−
1
T0
)
ΔGo = ΔH o − TΔS o
−R̄T lnKp = ΔH
o − TΔS o
15/03/2023, 06:30 Equilíbrio em Reações Químicas
https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/03529/index.html# 20/59
O efeito da pressão na constante de equilíbrio deve ser analisado
considerando que é definido para uma pressão padrão de
1atm ou 1bar. Sabendo que:
Então, a constante de equilíbrio só depende da temperatura e não é
função da pressão. Portanto:
Devemos observar, na expressão acima, que o fato de a constante de
equilíbrio ser independente da pressão, isso não implica que a
composição de equilíbrio não possa variar com a alteração da pressão.
Mas como podemos alterar a pressão do meio reacional?
Existem, basicamente, duas formas de se alterar a pressão no meio
reacional:
A constante de equilíbrio será calculada por:
lnKp = −
ΔH o
R̄T
+
ΔS o
R̄
ΔGo
reação
lnKp = −
ΔGo
reação
R̄T
(
∂K
∂p
)
T
= 0
K
 Injeção de um gás inerte no meio reacional
Considerando uma mistura de gases ideais, as
pressões parciais não são alteradas com a injeção
do gás inerte. Nesse caso, a constante de equilíbrio
 permanece inalterada, assim como a
composição de equilíbrio.
Kp
 Compressão dos gases no meio reacional
Considerando esse procedimento promove
alterações nas pressões parciais dos gases, em
função da redução do volume do meio reacional. As
alterações nas pressões parciais devem obedecer à
relação . Como exemplo, vamos
considerar a reação de decomposição:
(∂K/∂p)T = 0
N2O4(g) ⇄ 2NO2(g)
15/03/2023, 06:30 Equilíbrio em Reações Químicas
https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/03529/index.html# 21/59
Nessa relação, a constante de equilíbrio permanecerá constante se o
aumento na pressão parcial de for equivalente ao aumento,
elevado ao quadrado, na pressão parcial de .
Essa necessidade de um aumento na pressão parcial de ,
relativamente grande em relação a , só será conseguida se a
composição no equilíbrio for deslocada para o lado do ,
aumentando o número de moléculas desse gás, o que promoveria com a
compressão uma maximização de . Portanto, na compressão, a
constante de equilíbrio é mantida constante, mas a composição de
equilíbrio é alterada.
As repostas do equilíbrio de uma reação química à pressão e à
temperatura acompanham o princípio de Le Chatelier, traduzido no
seguinte enunciado:
“Para cada ação sobre um sistema que visa alterar a sua condição de
equilíbrio corresponde uma reação do sistema no sentido de minimizar
o efeito dessa ação”.
Diante do exposto:
A compressão de um sistema reacional em equilíbrio promove
um efeito resposta, no sentido de minimizar essa compressão,
deslocando o equilíbrio para diminuir a quantidade de moléculas
presentes no meio reacional.
A elevação da temperatura desloca o equilíbrio da reação para o
lado endotérmico.
Se a reação for exotérmica, o equilíbrio é deslocado para o
lado dos reagentes, favorecendo a formação de reagentes.
Se a reação for endotérmica, o equilíbrio é deslocado para o
lado dos produtos, favorecendo a formação de produtos.
Demonstração
Utilize a equação de Van't Hoff:
Para estimar o valor da constante de equilíbrio , quando a reação
abaixo conduzida a e 1atm. Sabe-se que o valor da constante de
equilíbrio, a e 1 atm, para essa reação é igual a .
Kp =
p2NO2
pN2O4
N2O4
NO2
N2O4(g)
p2NO2
N2O4
pN2O4
Kp
Compressão 
Elevação 
d lnKp
dT
=
ΔH o
R̄T 2
Kp
250∘C
25∘C Kp = 5, 62 × 104
15/03/2023, 06:30 Equilíbrio em Reações Químicas
https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/03529/index.html# 22/59
Solução
Integrando a equação de Van't Hoff, temos:
Para estimar o valor da constante de equilíbrio quando a reação
abaixo conduzida a e 1atm. Sabe-se que o valor da constante de
equilíbrio, a e 1 atm, para essa reação é igual a .
Considerando no intervalo de integração constante:
Da tabela de dados termoquímicos:
Portanto:
Logo: 
Mão na massa
Questão 1
Considere a reação:
A 298K, o valor da energia de Gibbs padrão de reação é igual a:
PCl3(g) + Cl2(g) ⇄ PCl5(g)
∫
Kp
Kp,0
d lnKp = ∫
T
T0
ΔH o
R̄T 2
dT
Kp
250∘C
25∘C Kp = 5, 62 × 10
4
PCl3(g) + Cl2(g) ⇄ PCl5(g)
ΔH ∘
lnKp = lnKp,0 −
ΔH o
R̄
(
1
T
−
1
T0
)
ΔH o = 1 × ΔH of,PCl5 − (1 × ΔH
o
f,PCl3
+ 1 × ΔH of,Cl2)
ΔH o = −375 − (−287 + 0) = −88, 0kJ
lnKp = ln (5, 62 × 104) −
(−88000)
8,3145 (
1
250+273 −
1
25+273 ) = −4, 343
Kp = 0, 013

2C6H6(g) + 15O2(g) → 12CO2(g) + 6H2O(g)
15/03/2023, 06:30 Equilíbrio em Reações Químicas
https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/03529/index.html# 23/59
Parabéns! A alternativa A está correta.
%0A%3Cp%20class%3D'c-paragraph%20u-text--medium%20c-
table'%3E%24%24%24%0A%20%20%5CDelta%20G%5E%7Bo%7D%3D%5Csum_%7Bi%7D%20v_%7Bi%7D%5E%7B*%7D%20
paragraph%20u-text--
medium'%3EConsiderando%20a%20tabela%20de%20dados%20termoqu%C3%ADmicos%3A%3C%2Fp%3E%0A%3Cp%20cl
paragraph%20u-text--medium%20c-
table'%3E%24%24%24%0A%5Cbegin%7Bgathered%7D%0A%5CDelta%20G%5E%7Bo%7D%3D12%20%5Ctimes(-394%2C36)
15%20%5Ctimes%200%20%5C%5C%0A%5CDelta%20G%5E%7Bo%7D%3D-
6363%20k%20J%0A%5Cend%7Bgathered%7D%0A%24%24%24%3C%2Fp%3E%0A
Questão 2
A reação abaixo está em equilíbrio a .
A constante de equilíbrio é . Qual é o valor da constante
de equilíbrio ?
Parabéns! A alternativa C está correta.
%0A%3Cp%20class%3D'c-paragraph%20u-text--medium%20c-
table'%3E%24%24%24%0A%20%20%5Cbegin%7Baligned%7D%0A%20%20%26K_%7Bp%7D%3DK_%7BC%7D%20%5Ctimes
2-
1%7D%7D%3D246%0A%20%20%5Cend%7Baligned%7D%0A%20%20%24%24%24%20%3C%2Fp%3E%0A
Questão 3
A 500K, a reação a seguir atinge o equilíbrio.
A –6363kJ
B 6363kJ
C –7250kJ
D 7250kJ
E –5627kJ
1000K
2SO2(g) + O2(g) ⇄ 2SO3(g)
Kp = 3, 0
KC
A 300
B 298
C 246
D 150
E 108
2NO(g) + Cl2(g) ⇄ 2 ClNO(g)
15/03/2023, 06:30 Equilíbrio em Reações Químicas
https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/03529/index.html# 24/59
As pressões parciais de equilíbrio são:
 e 
Qual é o valor da constante de equilíbrio ?
Parabéns! A alternativa E está correta.
%0A%3Cp%20class%3D'c-paragraph%20u-text--medium%20c-
table'%3E%24%24%24%0A%20%20K_%7Bp%7D%3D%5Cfrac%7Bp_%7BC%20l%20N%20O%7D%5E%7B2%7D%7D%7Bp_%7
Questão 4
Considere a reação em equilíbrio a 1000K:
Uma quantidade correspondente a mol de foi
introduzida no reator vazio de 2,0L a e, após o equilíbrio, a
quantidade de formada é de mol/L. Nessa situação,
qual é o valor de ?
Parabéns! A alternativa D está correta.
%0A%3C!--%20%3Cp%20class%3D'c-paragraph%20u-text--
medium%20c-
table'%3E%24%24%24%0A%20%20C_%7BH%20I%2C%20%5Ctext%20%7B%20incial%20%7D%7D%3D%5Cfrac%7Bn_%7BH%
3%7D%7D%7B2%7D%3D4%2C2%20%5Ctimes%2010%5E%7B-
3%7D%20mol%20%2F%20L%0A%20%20%24%24%24%20%3C%2Fp%3E%0A%3Cp%20class%3D'c-
paragraph%20u-text--
medium'%3EDa%20estequiometria%20da%20rea%C3%A7%C3%A3o%3A%3C%2Fp%3E%0A%3Cyduqs-
section%3E%20--%3E%0A%3C!--%20Recurso%20Table%20-
%20start%20--%3E%0A%3C!--%20%3Ctable%20class%3D%22c-
table%20c-table--
border%22%3E%0A%20%20%20%20%3Cthead%20class%3D%22c-
table__thead%22%3E%0A%20%20%20%20%20%20%3Ctr%20class%3D%22c-
table__trow%22%3E%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%3Cth%20class%3D%22c-
pNO = 0, 240atm, pCl2 = 0, 600atm pClNO = 1, 30atm
Kp
A 152
B 122
C 99,8D 75,6
E 48,9
H2(g) + I2(g) ⇄ 2HI(g)
8, 40 × 10−3 HI
1000K
I2 6, 0× 10
−4
KC
A 196
B 144
C 72
D 25
E 14
15/03/2023, 06:30 Equilíbrio em Reações Químicas
https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/03529/index.html# 25/59
table__theader%20u-
centered%22%3ESitua%C3%A7%C3%A3o%3C%2Fth%3E%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%3Cth%20class%3D%22c-
table__theader%20u-
centered%22%3E%20%5C(%20H_2%20(g)%20%5C)%20%3C%2Fth%3E%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%3Cth%20clas
table__theader%20u-
centered%22%3E%20%5C(%20%2BI_2%20(g)%20%5C)%20%3C%2Fth%3E%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%3Cth%20
table__theader%20u-
centered%22%3E%5C(%5Crightleftarrows%5C)%3C%2Fth%3E%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%3Cth%20class%3D%2
table__theader%20u-
centered%22%3E%20%5C(%202HI%20(g)%20%5C)%20%3C%2Fth%3E%0A%20%20%20%20%20%20%3C%2Ftr%3E%0A%20
table__tbody%22%3E%0A%20%20%20%20%20%20%3Ctr%20class%3D%22c-
table__trow%22%3E%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%3Ctd%20class%3D%22c-
table__tdata%20u-
centered%22%3EConcentra%C3%A7%C3%A3o%20inicial%20(mol%2FL)%3C%2Ftd%3E%0A%20%20%20%20%20%20%20%
table__tdata%20u-
centered%22%3E%20%5C(%200%20%5C)%20%3C%2Ftd%3E%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%3Ctd%20class%3D%2
table__tdata%20u-
centered%22%3E%20%5C(%200%20%5C)%20%3C%2Ftd%3E%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%3Ctd%20class%3D%2
table__tdata%20u-
centered%22%3E%3C%2Ftd%3E%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%3Ctd%20class%3D%22c-
table__tdata%20u-
centered%22%3E%20%5C(%204%2C2%5Ctimes%2010%5E%7B-
3%7D%20%5C)%20%3C%2Ftd%3E%0A%20%20%20%20%20%20%3C%2Ftr%3E%0A%20%20%20%20%20%20%3Ctr%20clas
table__trow%22%3E%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%3Ctd%20class%3D%22c-
table__tdata%20u-
centered%22%3EConsumo%2Fprodu%C3%A7%C3%A3o%3C%2Ftd%3E%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%3Ctd%20cla
table__tdata%20u-
centered%22%3E%20%5C(%206%2C0%5Ctimes10%5E%7B-
4%7D%20%5C)%20%3C%2Ftd%3E%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%3Ctd%20class%3D%22c-
table__tdata%20u-
centered%22%3E%5C(%206%2C0%5Ctimes10%5E%7B-
4%7D%20%5C)%3C%2Ftd%3E%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%3Ctd%20class%3D%22c-
table__tdata%20u-
centered%22%3E%3C%2Ftd%3E%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%3Ctd%20class%3D%22c-
table__tdata%20u-
centered%22%3E%20%5C(%202%5Ctimes%206%2C0%5Ccdot10%5E%7B-
4%7D%20%5C)%20%3C%2Ftd%3E%0A%20%20%20%20%20%20%3C%2Ftr%3E%0A%20%20%20%20%20%20%3Ctr%20clas
table__trow%22%3E%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%3Ctd%20class%3D%22c-
table__tdata%20u-
centered%22%3EEquil%C3%ADbrio%3C%2Ftd%3E%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%3Ctd%20class%3D%22c-
table__tdata%20u-
centered%22%3E%5C(%206%2C0%5Ctimes%2010%5E%7B-
4%7D%20%5C)%3C%2Ftd%3E%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%3Ctd%20class%3D%22c-
table__tdata%20u-
centered%22%3E%5C(%206%2C0%5Ctimes%2010%5E%7B-
4%7D%20%5C)%3C%2Ftd%3E%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%3Ctd%20class%3D%22c-
table__tdata%20u-
centered%22%3E%3C%2Ftd%3E%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%3Ctd%20class%3D%22c-
table__tdata%20u-
centered%22%3E%20%5C(%203%2C0%5Ctimes%2010%5E%7B-
3%7D%20%5C)%20%3C%2Ftd%3E%0A%20%20%20%20%20%20%3C%2Ftr%3E%0A%20%20%20%20%3C%2Ftbody%3E%0A
legenda%20mt-
3%22%3E%0A%20%20%20%20%3Cp%20class%3D%22c-
paragraph%20u-
text%22%3EF%C3%A1bio%20Bicalho%20Cano%3C%2Fp%3E%0A%20%20%3C%2Fdiv%3E%20-
-%3E%0A%3C!--%20Recurso%20Table%20-%20end%20--
%3E%0A%3C!--%20%3C%2Fyduqs-
section%3E%0A%3Cp%20class%3D'c-paragraph%20u-text--
medium'%3EPara%20a%20rea%C3%A7%C3%A3o%20apresentada%2C%20temos%3A%3C%2Fp%3E%0A%3Cp%20class%3
paragraph%20u-text--medium%20c-
table'%3E%24%24%24%0A%20%20K_%7BC%7D%3D%5Cfrac%7BC_%7BH%20I%7D%5E%7B2%7D%7D%7BC_%7BH_%7B2%
3%7D%5Cright)%5E%7B2%7D%7D%7B6%2C0%20%5Ctimes%2010%5E%7B-
4%7D%20%5Ccdot%206%2C0%20%5Ctimes%2010%5E%7B-
4%7D%7D%3D25%0A%20%20%24%24%24%3C%2Fp%3E%20--
%3E%0A%3Cyduqs-video-
player%20src%3D%22https%3A%2F%2Fplay.yduqs.videolib.live%2Fhome%3Ftoken%3Db653cb0ebb6d44bba0c742e5f0c6e
video-player%3E%0A
Questão 5
Considere o equilíbrio reacional da hidrazina:
Considerando a notação para a concentração: , a
constante de equilíbrio será determinada por:
N2(g) + 2H2(g) ⇄ 2N2H4(g)
[Ai] = CAimol/L
KC
A KC =
[N2]⋅[H2]
[N2H4]
B KC =
[N2H4]
[N2]⋅[H2]
15/03/2023, 06:30 Equilíbrio em Reações Químicas
https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/03529/index.html# 26/59
Parabéns! A alternativa C está correta.
%0A%3Cp%20class%3D'c-paragraph%20u-text--
medium%20'%3EDefini%C3%A7%C3%A3o%20da%20constante%20de%20equil%C3%ADbrio%20%5C(%20K_%7Bc%7D%20%
Questão 6
A 500K, a reação a seguir apresenta .
A análise de uma amostra do meio reacional a 500K apresenta a
seguinte composição:
 e
.
Chamando de o quociente reacional, podemos afirmar que:
Parabéns! A alternativa D está correta.
%0A%3Cyduqs-video-
player%20src%3D%22https%3A%2F%2Fplay.yduqs.videolib.live%2Fhome%3Ftoken%3D1a545ad41fae4abe9d780e9545fe1
video-player%3E%0A
Teoria na prática
Em um reator com volume de , mantém-se à temperatura
constante de uma mistura composta por 1,00 mol de e
3,00 mol de . No equilíbrio, foi detectada a presença de 0,65 mol
de em função da reação:
C KC =
[N2H4]
2
[N2]⋅[H2]
2
D KC =
[N2H4]
2
[N2]
2
⋅[H2]
E KC =
[N2H4]
[N2]⋅[H2]
2
Kc = 160
H2(g) + I2(g) ⇄ 2HI(g)
CH2 = 5, 0 × 10
−3mol/L,CI2 = 2, 0 × 10
−3mol/L
CHI = 2, 0 × 10−2mol/L
QC
A A reação está em equilíbrio, pois .QC = KC
B A reação está em equilíbrio, pois .QC > KC
C A reação está em equilíbrio, pois .QC < KC
D A reação tende a formar produtos, pois .QC < KC
E A reação tende a formar reagentes, pois .QC > KC
_black
5, 0L
1000K CO(g)
H2(g)
CH4(g)
15/03/2023, 06:30 Equilíbrio em Reações Químicas
https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/03529/index.html# 27/59
Determine:
a) As concentrações de todas as espécies químicas presentes no reator.
b) O valor da constante de equilíbrio .
Falta pouco para atingir seus objetivos.
Vamos praticar alguns conceitos?
Questão 1
A 800K, a reação a seguir entra em equilíbrio com .
Qual é o valor da constante de equilíbrio a 800K?
Parabéns! A alternativa E está correta.
%0A%3Cp%20class%3D'c-paragraph%20u-text--medium%20c-
table'%3E%24%24%24%0A%20%20%5Cbegin%7Baligned%7D%0A%20%20%26K_%7Bp%7D%3DK_%7Bx%7D%20%5Ctimes%
paragraph%20u-text--
medium'%3EComo%20para%20a%20rea%C3%A7%C3%A3o%20%5C(%5Csum%20v_%7Bi%7D%5E%7B*%7D%3D0%3A%20K
Questão 2
A 400K, a reação a seguir apresenta .
CO(g) + 3H2(g) ⇄ CH4(g) + H2O(g)
KC
Mostrar solução
KC = 4, 0
CO(g) + H2O(g) ⇄ CO2(g) + H2(g)
Kx
A 262
B 125
C 74
D 22
E 4
K ′p = 50
15/03/2023, 06:30 Equilíbrio em Reações Químicas
https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/03529/index.html# 28/59
Qual é o valor constante de equilíbrio , a 400K, para a reação a
seguir?
Parabéns! A alternativa D está correta.
%0A%3Cp%20class%3D'c-paragraph%20u-text--medium%20c-
table'%3E%24%24%24%0A%20%20%5Cbegin%7Baligned%7D%0A%20%20K_%7Bp%7D%5E%7B%5Cprime%7D%20%26%3D
3 - Sistemas com reação química: equilíbrio e fases
Ao �nal deste módulo, você será capaz de descrever os equilíbrios químicos.
Vamos começar!
Cálculo de conversão no equilíbrio e
regra das fases
Assista ao vídeo a seguir para conhecer os principais pontos que serão
abordados neste módulo.
N2O4(g) ⇄ 2NO2(g)
Kp
2NO2(g) ⇄ N2O4(g)
A 50
B –50
C 0,04
D 0,02
E 0,01

15/03/2023, 06:30 Equilíbrio em Reações Químicas
https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/03529/index.html# 29/59
A regra das fases para sistemas
reacionais
A aplicação correta da regra das fases em um sistema reacional exige
um conhecimento experimental prévio do sistema. Em um sistema
reacional fechado, o número de componentes é definido como o menor
número de espécies quimicamente independentes necessário para a
descrição completa da composição de cada fase presente no sistema.
Para o entendimento do termo “espécies quimicamente independentes”,
na definição do número de componentes C, vamos considerar as
situações a seguir.
A reação em equilíbrio:
Nesse sistema, observamos a presença de apenas uma fase, a
fase gasosa. Podemos modificar arbitrariamente a quantidade
(número de mols) de apenas dois componentes, uma vez que, a
quantidade do terceiro componente é fixada pela constante de
equilíbrio:
A reação em equilíbrio:
Nesse sistema,observamos a presença de três fases
(caracterizadas pela igualdade de composição a nível
microscópico): e . Como as
espécies químicas estão relacionadas pelo equilíbrio, o número
de componentes quimicamente independentes é dois.
A mistura: etanol , etileno e água 
Se as condições do sistema não favorecem a espontaneidade da
reação, as espécies químicas não reagem e o número de
componentes quimicamente independentes é três.
Sistema reacional composto por constituintes gasosos 
2BrCl(g) ⇄ Br2(g) + Cl2(g)
Kx =
xBr2 ⋅ xCl2
x2BrCl
Sistema reacional composto por constituintes em
diferentes estados de agregação 
CaCO3(s) ⇄ CaO(s) + CO2(g)
CaCO3(s),CaO(s) CO2(g)
Sistema de mistura em que as condições experimentais
podem favorecer ou não a reação 
(C2H5OH) (C2H4) (H2O)
15/03/2023, 06:30 Equilíbrio em Reações Químicas
https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/03529/index.html# 30/59
Se as condições do sistema favorecem a reação:
Podemos determinar uma constante de equilíbrio para a reação,
e o número de componentes quimicamente independentes é
dois.
Assim, a regra das fases para os sistemas reacionais pode ser
escrita como:
Em que é o número de graus de liberdade, ou seja, o número
de variáveis intensivas que devem ser fixadas para que o sistema
reacional seja possível e determinado. é o número de
componentes quimicamente independentes, é o número de
fases e é o número de restrições impostas ao sistema, como,
por exemplo, reação a e constantes, impondo-se ao sistema
duas restrições : fixação da temperatura e fixação da
pressão.
Determinação da conversão de
equilíbrio
Como exemplo genérico para o cálculo da conversão de equilíbrio,
considerando a coordenada de reação ou o grau de avanço, vamos
considerar a reação de síntese da amônia:
Para uma alimentação estequiométrica e considerando um grau de
avanço para a reação, temos:
Inicial 1 mol 3 mol
Consumo/produção
Equilíbrio
Fração molar
Pressão parcial
Fábio Bicalho Cano
Dados experimentais a 600K estabelecem, para a reação em questão, as
seguintes pressões parciais, quando a alimentação é estequiométrica:
C2H5OH(g) ⇄ C2H4(g) + H2O(g)
F = C − P + 2 − R
F
C
P
R
T p
(R = 2)
N2(g) + 3H2(g) ⇄ 2NH3(g)
ξ
ξ 3ξ
1 − ξ 3 − 3ξ
1− ξ
4− 2ξ
3− 3ξ
4− 2ξ
( 1− ξ
4 −2ξ
) ⋅ p ( 3− 3ξ
4 −2ξ
) ⋅ p
pN2 = 1, 23atm, pH2 = 3, 69atm e pNH3 = 1, 08atm
15/03/2023, 06:30 Equilíbrio em Reações Químicas
https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/03529/index.html# 31/59
Assim, a 600K, a constante de equilíbrio será determinada por:
Para a situação de equilíbrio, a pressão total será calculada conforme
a lei de Dalton:
A lei de Dalton
A lei de Dalton estabelece que, em uma mistura gasosa, a pressão de cada
elemento presente na mistura independe da pressão dos outros elementos
contidos na mistura.
Logo:
Para a determinação do grau de avanço no equilíbrio, podemos
considerar qualquer uma das pressões parciais de equilíbrio. Portanto:
Assim:
Então, como calcular a porcentagem de conversão?
A porcentagem de conversão deve ser associada a um reagente.
Assim, para esse exemplo genérico, a porcentagem de conversão do
reagente no equilíbrio será determinada por:
Como a alimentação foi estequiométrica, a conversão do é igual
à conversão do .
Atenção!
Kp
Kp =
p2NH3
pN2 ⋅ p
3
H2
=
1, 082
1, 23 × 3, 693
= 0, 0189
p
p = ∑
i
pi
p = 1, 23 + 3, 69 + 1, 08 = 6, 0 atm 
pN2 = (
1 − ξ
4 − 2ξ
) ⋅ p = (
1 − ξ
2 − ξ
) ⋅
p
2
1, 23 = (
1 − ξ
2 − ξ
)
6
2
⇒ ξ = 0, 305mol
α
N2(g)
αN2 ≡
 mols reagidos 
 mols iniciais 
× 100 = (
nN2, incial  − nN2, equilíbrio 
nN2, incial 
) × 10
αN2 = [
1 − (1 − ξ)
1
] × 100 =
0, 305
1
× 100 = 30, 5%
H2(g)
N2(g)
15/03/2023, 06:30 Equilíbrio em Reações Químicas
https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/03529/index.html# 32/59
As constantes de equilíbrio não têm unidade, uma vez que, na expressão
do potencial químico:
 argumento do logaritmo neperiano é adimensional, já que 
Reações envolvendo fases
condensadas
Quando as substâncias em equilíbrio químico se apresentam
distribuídas em mais de uma fase, dizemos que o equilíbrio é
heterogêneo. Se as substâncias presentes no equilíbrio constituem uma
única fase, o equilíbrio é homogêneo. Para as fases condensadas puras,
ou seja, as fases líquidas ou sólidas, a energia de Gibbs molar ou o
potencial químico são praticamente independentes da pressão. Assim,
temos:
Vamos considerar a equação em equilíbrio heterogêneo:
Podemos escrever para esse equilíbrio:
Portanto:
Logo:
Ou seja:
Assim:
De forma equivalente, para as reações heterogêneas em equilíbrio:
μi = μ
o
i (T ) + R̄T ln(
pi
po
)
O po = 1atm
μi = μ
o
i (T )
CaCO3(s) ⇄ CaO(s) + CO2(g)
(μCaO(s) + μCO2(g) − μCaCO3(s))eq = ΔGreação  = 0
μoCaO(s) + μ
o
CO2(g)
+ R̄T ln pCO2 − μ
o
CaCO3(s)
= 0
ln pCO2 = −
1
R̄T
(μoCaO(s) + μ
o
CO2(g)
− μoCaC3(s)) = −
ΔGo
R̄T
lnKp = ln pCO2
Kp = (pCO2)eq
15/03/2023, 06:30 Equilíbrio em Reações Químicas
https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/03529/index.html# 33/59
A constante de equilíbrio associada à solubilidade de um sal sólido puro
não dissolvido e seus íons em uma solução saturada é denominada
constante do produto de solubilidade ou constante de solubilidade ou,
ainda, produto de solubilidade . Para as soluções em fase líquida, a
composição da solução geralmente é determinada considerando a
concentração em mol/L. Assim, temos os seguintes exemplos:
Na determinação do produto de solubilidade , a notação da espécie
química entre colchetes representa a concentração da espécie química
em mol/L e a concentração do sólido puro é considerada igual à
atividade do sólido que, por sua vez, é igual a 
A seguir, resumem-se as principais regras de solubilidade para a maioria
dos compostos inorgânicos.
Compostos solúveis
Compostos dos elementos do Grupo 1 da Tabela Periódica e
compostos de amônio (NH4+);
Compostos solúveis
Cloretos (Cl–), brometos (Br–) e iodetos (l–), exceto os de Ag+,
Hg22+ e Pb2+. O PbCl2 é um sal levemente solúvel;
Compostos solúveis
Nitratos (NO3–), acetatos (CH3COO–), cloratos (ClO3–) e
percloratos (ClO4–);
Compostos solúveis
Sulfatos (SO42–), exceto os de Ca2+, Sr2+, Ba2+, Pb2+, Hg22+ e
Ag+. O sal Ag2SO4 é levemente solúvel.
Compostos insolúveis
Carbonatos (CO32–), cromatos (CrO42–), oxalatos (C2O42–) e
fosfatos (PO42–) exceto os dos elementos do Grupo 1 e
4Fe(s) + 3O2(g) ⇄ 2Fe2O3(s) Kp =
1
p3
O2
Fe2O3(s) + 3CO(g) ⇄ 2Fe(l) + 3CO2(g) Kp =
p3CO2
p3CO
KPS
BaSO4(s) ⇄ Ba
2+(aq) + SO2−4 (aq) KPS = [Ba
2+] ⋅ [SO2−4 ]
Ag2CrO4(s) ⇄ 2Ag+(aq) + CrO
2−
4 (aq) KPS = [Ag
+]2 ⋅ [CrO2−4 ]
CaF2(s) ⇄ Ca2+(aq) + 2F −(aq) KPS = [Ca2+] ⋅ [F −]
2
KPS
1.
15/03/2023, 06:30 Equilíbrio em Reações Químicas
https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/03529/index.html# 34/59
amônio (NH4+);
Compostos insolúveis
Sulfetos (S2–), exceto os dos elementos do Grupo 1 e amônio
(NH4+);
Compostos insolúveis
Hidróxidos (OH–), e óxidos (O2–), exceto os dos elementos dos
Grupos 1 e 2. Os hidróxidos Ca(OH)2 e Sr(OH)2 são levemente
solúveis. O Mg(OH)2 é muito pouco solúvel.
Demonstração
A solubilidade molar de um composto é a concentração do
composto em mol/L em uma solução saturada.
Determine o produto de solubilidade do sulfato de bário 
a se sua solubilidade molar, nessa temperatura, for igual a
.
Solubilidade do sulfato de bário.
Solução
Considerando a estequiometria da reação e a solubilidade molar do
, temos:
Situação
Solução Saturada
Fábio Bicalho Cano
Cálculo da constante de equilíbrio:
(S)
KPS (BaSO4)
25∘C
S = 1, 05 × 10−5mol/L
BaSO4(s) ⇄ Ba
2+(aq) + SO4
2−(aq)
S
Pb(IO3)2(S)
BaSO4(s) ⇄
S
KPS = [Ba2+] ⋅ [SO2−4 ⌉
KPS = S × S = S 2 = (1, 05 × 10−5)
2
= 1, 1 × 10−10

15/03/2023, 06:30 Equilíbrio em Reações Químicas
https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/03529/index.html# 35/59
Mão na massa
Questão 1
Para a reação:
Qual é a expressão da constante de equilíbrio?
Parabéns!A alternativa C está correta.
%0A%3Cp%20class%3D'c-
paragraph'%3EEm%20sistemas%20heterog%C3%AAneos%20s%C3%B3lido-
g%C3%A1s%2C%20o%20potencial%20qu%C3%ADmico%20da%20fase%20s%C3%B3lida%20praticamente%20n%C3%A3o%
Questão 2
Considere o equilíbrio em solução aquosa do brometo de
chumbo(II):
A expressão do produto de solubilidade do brometo de chumbo(II) é
igual a:
Parabéns! A alternativa A está correta.
BaSO4(s) ⇄ BaO(s) + SO3(g)
A KC =
[BaO]⋅[SO3]
[BaSO4]
B KC =
[BaSO4]
[BaO]⋅[SO3]
C KC = [SO3]
D KC = [BaSO4]
E KC =
⌊BaO]
[BaSO4]
PbBr2(s) ⇄ Pb2+(aq) + 2Br−(aq)
A KPS = [Pb2+] × [Br−]
2
B KPS = [Pb]2 × [Br]−2
C KPS = [Pb2+]
2
× [Br−]
D KPS = [Pb2+] × [Br−]
E KPS = [Pb2+]
2
× [Br−]2
15/03/2023, 06:30 Equilíbrio em Reações Químicas
https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/03529/index.html# 36/59
%0A%3Cp%20class%3D'c-
paragraph'%3EA%20express%C3%A3o%20do%20%5C(K_%7BP%20S%7D%5C)%20representa%20um%20equil%C3%ADbrio
Questão 3
O carbonato de prata a tem o produto de solubilidade
.
A solubilidade molar, a , do é igual a:
Parabéns! A alternativa E está correta.
%0A%3C!--%20%3Cyduqs-section%3E%20--%3E%0A%3C!--
%20Recurso%20Table%20-%20start%20--%3E%0A%3C!--
%20%3Cdiv%20class%3D'row%20align-items-center%20justify-
content-
center'%3E%0A%20%20%20%20%3Cdiv%20class%3D%22pt-4%20d-
flex%20justify-content-
around%22%3E%0A%20%20%20%20%20%20%3Ctable%20class%3D%22c-
table%20c-table--
border%22%3E%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%3Cthead%20class%3D%22c-
table__thead%22%3E%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%3Ctr%20class%3D%22c-
table__trow%22%3E%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%3Cth%20class%3D%22c-
table__theader%20u-
centered%22%3ESitua%C3%A7%C3%A3o%3C%2Fth%3E%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%3Cth%20c
table__theader%20u-
centered%22%3E%5C(Ag_%7B2%7DCO_%7B3%7D(s)%5C)%3C%2Fth%3E%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%2
table__theader%20u-
centered%22%3E%5C(%5Crightleftarrows%5C)%3C%2Fth%3E%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%3Cth
table__theader%20u-
centered%22%3E%5C(2Ag%5E%7B%2B%7D%20(aq)%5C)%3C%2Fth%3E%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20
table__theader%20u-
centered%22%3E%20%5C(%2BCO_%7B3%7D%5E%7B2-
%7D%20(aq)%5C)%3C%2Fth%3E%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%3C%2Ftr%3E%0A%20%20%20%20%20%2
table__tbody%22%3E%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%3Ctr%20class%3D%22c-
table__trow%22%3E%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%3Ctd%20class%3D%22c-
table__tdata%20u-
centered%22%3ESolu%C3%A7%C3%A3o%20Saturada%3C%2Ftd%3E%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%2
table__tdata%20u-
centered%22%3E%20%5C(%20S%20%5C)%20%3C%2Ftd%3E%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%3Ctd
table__tdata%20u-
centered%22%3E%3C%2Ftd%3E%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%3Ctd%20class%3D%22c-
table__tdata%20u-
centered%22%3E%5C(%202S%20%5C)%3C%2Ftd%3E%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%3Ctd%20cla
table__tdata%20u-
centered%22%3E%5C(%20S%20%5C)%3C%2Ftd%3E%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%3C%2Ftr%3E%0A%20%
legenda%20mt-
3%22%3E%0A%20%20%20%20%20%20%3Cp%20class%3D%22c-
paragraph%20u-
text%22%3EF%C3%A1bio%20Bicalho%20Cano%3C%2Fp%3E%0A%20%20%20%20%3C%2Fdiv%3E%0A%20%20%3C%2Fdiv
-%3E%0A%3C!--%20Recurso%20Table%20-%20end%20--
%3E%0A%3C!--%20%3C%2Fyduqs-
section%3E%0A%3Cp%20class%3D'c-paragraph%20u-text--
medium%20c-
table'%3E%24%24%24%0A%20%20K_%7BP%20S%7D%3D%5Cleft%5B%20Ag%20%5E%7B%2B%7D%5Cright%5D%5E%7B2%
%7D%5Cright%5D%3D(2%20S)%5E%7B2%7D%20%5Ctimes%20S%3D4%20S%5E%7B3%7D%20%24%24%24%3C%2Fp%3E%
paragraph%20u-text--medium%20c-
table'%3E%24%24%24%20S%3D%5Cleft(%5Cfrac%7BK_%7BP%20S%7D%7D%7B4%7D%5Cright)%5E%7B1%20%2F%203%7
12%7D%7D%7B4%7D%5Cright)%5E%7B1%20%2F%203%7D%3D1%2C16%20%5Ctimes%2010%5E%7B-
4%7D%20mol%20%2F%20L%20%24%24%24%3C%2Fp%3E%20--
%3E%0A%0A%3Cyduqs-video-
25∘C
KPS = 6, 2 × 10
−12
Ag2CO3(s) ⇄ 2Ag+(aq) + CO
2−
3 (aq)
25∘C Ag2CO3(s)
A 6, 20 × 10−4 mol /L
B 4, 13 × 10−4 mol /L
C 3, 58 × 10−4 mol /L
D 2, 43 × 10−4mol/L
E 1, 16 × 10−4 mol /L
15/03/2023, 06:30 Equilíbrio em Reações Químicas
https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/03529/index.html# 37/59
player%20src%3D%22https%3A%2F%2Fplay.yduqs.videolib.live%2Fhome%3Ftoken%3D929d730af04c4b9087c0cd6f0445b
video-player%3E%0A
Questão 4
Uma mistura composta de de , de
 e de reage em vaso fechado, à
temperatura constante de , até o equilíbrio conforme a
reação:
Se a constante de equilíbrio dessa reação a é ,
qual é o grau de avanço no equilíbrio?
Parabéns! A alternativa A está correta.
%0A%3C!--%20%3Cp%20class%3D'c-
paragraph'%3EPela%20estequiometria%20da%20rea%C3%A7%C3%A3o%2C%20temos%3C%2Fp%3E%0A%3Cyduqs-
section%3E%20--%3E%0A%3C!--%20Recurso%20Table%20-
%20start%20--%3E%0A%3C!--%20%3Cdiv%20class%3D'row%20align-
items-center%20justify-content-
center'%3E%0A%20%20%20%20%3Cdiv%20class%3D%22pt-4%20d-
flex%20justify-content-
around%22%3E%0A%20%20%20%20%20%20%3Ctable%20class%3D%22c-
table%20c-table--
border%22%3E%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%3Cthead%20class%3D%22c-
table__thead%22%3E%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%3Ctr%20class%3D%22c-
table__trow%22%3E%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%3Cth%20class%3D%22c-
table__theader%20u-
centered%22%3ESitua%C3%A7%C3%A3o%3C%2Fth%3E%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%3Cth%20c
table__theader%20u-
centered%22%3E%20%5C(%20H_%7B2%7D(g)%20%5C)%20%3C%2Fth%3E%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%
table__theader%20u-
centered%22%3E%20%5C(%20%2BI_%7B2%7D(g)%20%5C)%20%3C%2Fth%3E%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%
table__theader%20u-
centered%22%3E%5C(%5Crightleftarrows%5C)%3C%2Fth%3E%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%3Cth
table__theader%20u-
centered%22%3E%20%5C(%202HI(g)%20%5C)%20%3C%2Fth%3E%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%3C%2Ftr
table__tbody%22%3E%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%3Ctr%20class%3D%22c-
table__trow%22%3E%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%3Ctd%20class%3D%22c-
table__tdata%20u-
centered%22%3EConcentra%C3%A7%C3%A3o%20Inicial%20(mol%2FL)%3C%2Ftd%3E%0A%20%20%20%20%20%20%20%
table__tdata%20u-
centered%22%3E0%2C2%3C%2Ftd%3E%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%3Ctd%20class%3D%22c-
table__tdata%20u-
centered%22%3E0%2C2%3C%2Ftd%3E%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%3Ctd%20class%3D%22c-
table__tdata%20u-
centered%22%3E%3C%2Ftd%3E%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%3Ctd%20class%3D%22c-
table__tdata%20u-
centered%22%3E0%2C5%3C%2Ftd%3E%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%3C%2Ftr%3E%0A%20%20%20%20%
table__trow%22%3E%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%3Ctd%20class%3D%22c-
table__tdata%20u-
centered%22%3EConsumo%20%2F%20produ%C3%A7%C3%A3o%3C%2Ftd%3E%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%
table__tdata%20u-
centered%22%3E%5C(%5Cxi%5C)%3C%2Ftd%3E%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%3Ctd%20class%3
table__tdata%20u-
centered%22%3E%5C(%5Cxi%5C)%3C%2Ftd%3E%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%3Ctd%20class%3
table__tdata%20u-
centered%22%3E%3C%2Ftd%3E%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%3Ctd%20class%3D%22c-
table__tdata%20u-
centered%22%3E%5C(2%20%5Cxi%5C)%3C%2Ftd%3E%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%3C%2Ftr%3E%0A%2
table__trow%22%3E%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%3Ctd%20class%3D%22c-
0, 200mol/L H2(g) 0, 200mol/L
I2(g) 0, 500mol/L HI(g)
500K
H2(g) + I2(g) ⇄ 2HI(g)
500K KC = 129
A ξ = 0, 133
B ξ = 0, 233
C ξ = 0, 333
D ξ = 0, 433
E ξ = 0, 533
15/03/2023, 06:30 Equilíbrio em Reações Químicas
https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/03529/index.html# 38/59
table__tdata%20u-
centered%22%3EEquil%C3%ADbrio%3C%2Ftd%3E%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%3Ctd%20class%
table__tdata%20u-centered%22%3E0%2C2%20-
%20%5C(%5Cxi%5C)%3C%2Ftd%3E%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%3Ctd%20class%3D%22c-
table__tdata%20u-centered%22%3E0%2C2%20-
%20%5C(%5Cxi%5C)%3C%2Ftd%3E%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%3Ctd%20class%3D%22c-
table__tdata%20u-
centered%22%3E%3C%2Ftd%3E%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%3Ctd%20class%3D%22c-
table__tdata%20u-
centered%22%3E0%2C5%20%2B%20%5C(2%20%5Cxi%5C)%3C%2Ftd%3E%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%
legenda%20mt-
3%22%3E%0A%20%20%20%20%20%20%3Cp%20class%3D%22c-
paragraph%20u-
text%22%3EF%C3%A1bio%20Bicalho%20Cano%3C%2Fp%3E%0A%20%20%20%20%3C%2Fdiv%3E%0A%20%20%3C%2Fdiv-%3E%0A%3C!--%20Recurso%20Table%20-%20end%20--
%3E%0A%3C!--%20%3C%2Fyduqs-
section%3E%0A%3Cp%20class%3D'c-paragraph%20u-text--
medium'%3EPara%20o%20equil%C3%ADbrio%3A%3C%2Fp%3E%0A%3Cp%20class%3D'c-
paragraph%20u-text--medium%20c-
table'%3E%24%24%24%0A%20%20K_%7BC%7D%3D%5Cfrac%7B(0%2C5%2B2%20%5Cxi)%5E%7B2%7D%7D%7B(0%2C2-
%5Cxi)%20%5Ctimes(0%2C2-
%5Cxi)%7D%3D%5Cfrac%7B(0%2C5%2B2%20%5Cxi)%5E%7B2%7D%7D%7B(0%2C2-
%5Cxi)%5E%7B2%7D%7D%0A%20%20%24%24%24%3C%2Fp%3E%0A%3Cp%20class%3D'c-
paragraph%20u-text--
medium'%3EExtraindo%20a%20raiz%20quadrada%2C%20temos%3A%3C%2Fp%3E%0A%3Cp%20class%3D'c-
paragraph%20u-text--medium%20c-
table'%3E%24%24%24%0A%20%20K_%7BC%7D%5E%7B1%20%2F%202%7D%3D%5Cfrac%7B0%2C5%2B2%20%5Cxi%7D%
%5Cxi%7D%3D129%5E%7B0%2C5%7D%3D11%2C36%0A%20%20%24%24%24%3C%2Fp%3E%0A%3Cp%20class%3D'c-
paragraph%20u-text--
medium'%3EPortanto%3A%3C%2Fp%3E%0A%3Cp%20class%3D'c-
paragraph%20u-text--medium%20c-
table'%3E%24%24%24%0A%20%2011%2C36%20%5Ctimes(0%2C2-
%5Cxi)%3D0%2C5%2B2%20%5Cxi%0A%20%20%24%24%24%3C%2Fp%3E%0A%3Cp%20class%3D'c-
paragraph%20u-text--
medium'%3ELogo%3A%3C%2Fp%3E%0A%3Cp%20class%3D'c-
paragraph%20u-text--medium%20c-
table'%3E%24%24%24%0A%20%20%5Cxi%3D0%2C133%0A%20%20%24%24%24%3C%2Fp%3E%20-
-%3E%0A%3Cyduqs-video-
player%20src%3D%22https%3A%2F%2Fplay.yduqs.videolib.live%2Fhome%3Ftoken%3Dd86d39d1619045209a5b8d49e2be
video-player%3E%0A
Questão 5
Considere a reação a :
Sabe-se que a constante de equilíbrio dessa reação é
.
Para uma solução saturada de , as concentrações, em
mol/L, de e , são respectivamente iguais a:
Parabéns! A alternativa B está correta.
%0A%3Cp%20class%3D'c-
paragraph'%3EEsse%20%C3%A9%20um%20problema%20de%20produto%20de%20solubilidade.%3C%2Fp%3E%0A%3Cp%
paragraph%20u-text--
medium'%3EPela%20estequiometria%2C%20temos%3A%3C%2Fp%3E%0A%3Cyduqs-
section%3E%0A%20%20%3C!--%20Recurso%20Table%20-
%20start%20--%3E%0A%20%20%3Cdiv%20class%3D'row%20align-
items-center%20justify-content-
center'%3E%0A%20%20%20%20%3Cdiv%20class%3D%22pt-4%20d-
25∘C
CaCrO4(s) ⇄ Ca2+(aq) + CrO
2−
4 (aq)
Keq = 7, 2 × 10
−4
CaCrO4(s)
Ca2+(aq) CrO2−4 (aq)
A 0,090 e 0,027
B 0,027 e 0,027
C 0,090 e 0,090
D 0,050 e 0,070
E 0,050 e 0,050
15/03/2023, 06:30 Equilíbrio em Reações Químicas
https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/03529/index.html# 39/59
flex%20justify-content-
around%22%3E%0A%20%20%20%20%20%20%3Ctable%20class%3D%22c-
table%20c-table--
border%22%3E%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%3Cthead%20class%3D%22c-
table__thead%22%3E%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%3Ctr%20class%3D%22c-
table__trow%22%3E%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%3Cth%20class%3D%22c-
table__theader%20u-
centered%22%3ESitua%C3%A7%C3%A3o%3C%2Fth%3E%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%3Cth%20c
table__theader%20u-
centered%22%3E%5C(CaCrO_%7B4%7D(s)%5C)%3C%2Fth%3E%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%3C
table__theader%20u-
centered%22%3E%5C(%5Crightleftarrows%5C)%3C%2Fth%3E%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%3Cth
table__theader%20u-
centered%22%3E%5C(Ca%5E%7B2%2B%7D%20(aq)%5C)%3C%2Fth%3E%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20
table__theader%20u-
centered%22%3E%20%5C(%2BCrO_%7B4%7D%5E%7B2-
%7D%20(aq)%5C)%3C%2Fth%3E%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%3C%2Ftr%3E%0A%20%20%20%20%20%2
table__tbody%22%3E%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%3Ctr%20class%3D%22c-
table__trow%22%3E%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%3Ctd%20class%3D%22c-
table__tdata%20u-
centered%22%3ESolu%C3%A7%C3%A3o%20Saturada%3C%2Ftd%3E%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%2
table__tdata%20u-
centered%22%3E%20%5C(%20S%20%5C)%20%3C%2Ftd%3E%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%3Ctd
table__tdata%20u-
centered%22%3E%3C%2Ftd%3E%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%3Ctd%20class%3D%22c-
table__tdata%20u-
centered%22%3E%5C(%20S%20%5C)%3C%2Ftd%3E%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%3Ctd%20clas
table__tdata%20u-
centered%22%3E%5C(%20S%20%5C)%3C%2Ftd%3E%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%3C%2Ftr%3E%0A%20%
legenda%20mt-
3%22%3E%0A%20%20%20%20%20%20%3Cp%20class%3D%22c-
paragraph%20u-
text%22%3EF%C3%A1bio%20Bicalho%20Cano%3C%2Fp%3E%0A%20%20%20%20%3C%2Fdiv%3E%0A%20%20%3C%2Fdiv
-%20Recurso%20Table%20-%20end%20--%3E%0A%3C%2Fyduqs-
section%3E%0A%3Cp%20class%3D'c-paragraph%20u-text--
medium%20c-
table'%3E%24%24%24%0A%20%20K_%7Be%20q%7D%3DK_%7BP%20S%7D%3D%5Cleft%5B%20Ca%20%5E%7B2%2B%7D%
%7D%5Cright%5D%3DS%5E%7B2%7D%3D7%2C2%20%5Ctimes%2010%5E%7B-
4%7D%0A%20%20%24%24%24%3C%2Fp%3E%0A%3Cp%20class%3D'c-
paragraph%20u-text--
medium'%3EPortanto%3A%3C%2Fp%3E%0A%3Cp%20class%3D'c-
paragraph%20u-text--medium%20c-
table'%3E%24%24%24%0A%20%20S%3D0%2C027%20mol%20%2F%20L%0A%20%20%24%24%24%20%3C%2Fp%3E%0A
Questão 6
Em um vaso fechado à temperatura constante de 400K, o 
com concentração de é decomposto até o equilíbrio
conforme a reação:
Se a porcentagem de decomposição do é de , a
constante de equilíbrio dessa reação é igual a:
Parabéns! A alternativa D está correta.
%0A%3Cp%20class%3D'c-paragraph%20u-text--
medium'%3EPara%20a%20porcentagem%20de%20decomposi%C3%A7%C3%A3o%20ou%20de%20forma%20equivalente%
paragraph%20u-text--medium%20c-
table'%3E%24%24%24%0A%20%20%5Calpha_%7BN_%7B2%7D%20O_%7B4%7D%7D%3D%5Cfrac%7B%5Ctext%20%7B%20
paragraph%20u-text--
medium'%3EPela%20estequiometria%3A%3C%2Fp%3E%0A%3Cyduqs-
N2O4(g)
0, 13mol/L
N2O4(g) ⇄ 2NO2(g)
N2O4(g) 79%
KC
A 0,950
B 0,743
C 0,522
D 0,392
E 0,144
15/03/2023, 06:30 Equilíbrio em Reações Químicas
https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/03529/index.html# 40/59
section%3E%0A%20%20%3C!--%20Recurso%20Table%20-
%20start%20--%3E%0A%20%20%3Cdiv%20class%3D'row%20align-
items-center%20justify-content-
center'%3E%0A%20%20%20%20%3Cdiv%20class%3D%22pt-4%20d-
flex%20justify-content-
around%22%3E%0A%20%20%20%20%20%20%3Ctable%20class%3D%22c-
table%20c-table--
border%22%3E%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%3Cthead%20class%3D%22c-
table__thead%22%3E%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%3Ctr%20class%3D%22c-
table__trow%22%3E%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%3Cth%20class%3D%22c-
table__theader%20u-
centered%22%3ESitua%C3%A7%C3%A3o%3C%2Fth%3E%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%3Cth%20c
table__theader%20u-
centered%22%3E%20%5C(%20N_%7B2%7DO%5E%7B4%7D(g)%20%5C)%20%3C%2Fth%3E%0A%20%20%20%20%20%20%
table__theader%20u-
centered%22%3E%5C(%5Crightleftarrows%5C)%3C%2Fth%3E%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%3Cth
table__theader%20u-
centered%22%3E%5C(2NO_%7B2%7D(g)%5C)%3C%2Fth%3E%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%3C%2Ftr%3E%
table__tbody%22%3E%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%3Ctr%20class%3D%22c-
table__trow%22%3E%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%3Ctd%20class%3D%22c-
table__tdata%20u-
centered%22%3EConcentra%C3%A7%C3%A3o%20Inicial%20(mol%2FL)%3C%2Ftd%3E%0A%20%20%20%20%20%20%20%
table__tdata%20u-
centered%22%3E0%2C132%3C%2Ftd%3E%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%3Ctd%20class%3D%22c
table__tdata%20u-
centered%22%3E%3C%2Ftd%3E%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%3Ctd%20class%3D%22c-
table__tdata%20u-
centered%22%3E0%3C%2Ftd%3E%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%3C%2Ftr%3E%0A%20%20%20%20%20%2
table__trow%22%3E%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%3Ctd%20class%3D%22c-
table__tdata%20u-
centered%22%3EConsumo%20%2F%20produ%C3%A7%C3%A3o%3C%2Ftd%3E%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%
table__tdata%20u-
centered%22%3E%5C(%5Calpha_%7BN_%7B2%7D%20O_%7B4%7D%7D%5C)%20%26%23215%3B%200%2C132%3C%2Ftd
table__tdata%20u-
centered%22%3E%3C%2Ftd%3E%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%3Ctd%20class%3D%22c-
table__tdata%20u-
centered%22%3E%5C(%5Calpha_%7BN_%7B2%7D%20O_%7B4%7D%7D%5C)%20%26%23215%3B%200%2C132%3C%2Ftd
table__trow%22%3E%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%3Ctd%20class%3D%22c-
table__tdata%20u-
centered%22%3EEquil%C3%ADbrio%3C%2Ftd%3E%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%3Ctd%20class%
table__tdata%20u-centered%22%3E0%2C132%20-
%20(%5C(%5Calpha_%7BN_%7B2%7D%20O_%7B4%7D%7D%5C)%20%26%23215%3B%200%2C132)%3C%2Ftd%3E%0A%2
table__tdata%20u-
centered%22%3E%3C%2Ftd%3E%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%3Ctd%20class%3D%22c-
table__tdata%20u-
centered%22%3E%5C(%5Calpha_%7BN_%7B2%7D%20O_%7B4%7D%7D%5C)%20%26%23215%3B%200%2C132%3C%2Ftd
legenda%20mt-3%22%3E%0A%20%20%20%20%20%20%3Cp%20class%3D%22c-
paragraph%20u-
text%22%3EF%C3%A1bio%20Bicalho%20Cano%3C%2Fp%3E%0A%20%20%20%20%3C%2Fdiv%3E%0A%20%20%3C%2Fdiv
-%20Recurso%20Table%20-%20end%20--%3E%0A%3C%2Fyduqs-
section%3E%0A%3Cp%20class%3D'c-paragraph%20u-text--
medium%20c-
table'%3E%24%24%24%0A%20%20K_%7BC%7D%3D%5Cfrac%7B%5Cleft%5B%20NO%20_%7B2%7D%5Cright%5D%5E%7B2
paragraph%20u-text--medium%20c-
table'%3E%24%24%24%0A%20%20K_%7BC%7D%3D%5Cfrac%7B%5Cleft%5BN%20O_%7B2%7D%5Cright%5D%5E%7B2%7D
(0%2C79%20%5Ctimes%200%2C132)%7D%3D0%2C392%0A%20%20%24%24%24%20%3C%2Fp%3E%0A
Teoria na prática
As reações a seguir estão em equilíbrio a 700K.
Determine o valor da constante de equilíbrio para a reação a 700K:
Falta pouco para atingir seus objetivos.
_black
H2(g) + I2(g) ⇄ 2HI(g) Kp,1 = 54
N2(g) + 3H2(g) ⇄ 2NH3(g) Kp,2 = 1 × 10
−4
Kp
2NH3(g) + 3I2(g) ⇄ 6HI(g) + N2(g)
Mostrar solução
15/03/2023, 06:30 Equilíbrio em Reações Químicas
https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/03529/index.html# 41/59
Vamos praticar alguns conceitos?
Questão 1
Considere a reação de equilíbrio conduzida à temperatura e pressão
constantes:
Qual é o grau de liberdade dessa reação?
Parabéns! A alternativa E está correta.
%0A%3Cp%20class%3D'c-paragraph%20u-text--
medium'%3E%24%24%24%0A%20%20F%20%3D%20C%20-
%20P%20%2B%202%20-
%20R%0A%20%20%24%24%24%3C%2Fp%3E%0A%3Cp%20class%3D'c-
paragraph%20u-text--
medium'%3EEm%20fun%C3%A7%C3%A3o%20do%20equil%C3%ADbrio%2C%20existem%20tr%C3%AAs%20esp%C3%A9ci
paragraph%20u-text--
medium'%3E%5C(%20R%3D2%20%5C)%20(%20%5C(%20T%20%5C)%20e%20%5C(%20p%20%5C)%20constantes).%3C%2F
paragraph%20u-text--medium'%3E%20%5C(%20F%20%3D%203%20-
%203%20%2B%202%20-
%202%20%3D%200%20%5C)%3C%2Fp%3E%0A
Questão 2
Para a reação em equilíbrio:
Qual é a expressão da constante de equilíbrio ?
2FeCl3(s) + 3H2O(g) ⇄ Fe2O3(s) + 6HCl(g)
A 4
B 3
C 2
D 1
E 0
2FeCl3(s) + 3H2O(g) ⇄ Fe2O3(s) + 6HCl(g)
KC
A KC =
[Fe2O3]⋅[HCl]
6
[FeCl3]
2⋅[H2O]
3
B KC =
[HCl]6
[H2O]
3
C KC =
[FeCl3]
2
⋅[H2O]
3
[Fe2O3]⋅[HCl]6
D KC =
[Fe2O3]
[FeCl3]
2
15/03/2023, 06:30 Equilíbrio em Reações Químicas
https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/03529/index.html# 42/59
Parabéns! A alternativa C está correta.
%0A%3Cp%20class%3D'c-
paragraph'%3EAs%20fases%20condensadas%20n%C3%A3o%20participam%20da%20express%C3%A3o%20da%20consta
4 - Equilíbrio envolvendo múltiplas reações
Ao �nal deste módulo, você será capaz de calcular problemas de equilíbrio químico.
Vamos Começar!
Múltiplas reações e equilíbrio químico
Assista ao vídeo a seguir para conhecer os principais pontos que serão
abordados neste módulo.
Reações Acopladas
O acoplamento de reações é um procedimento adotado com o objetivo
de favorecer, termodinamicamente, uma reação de interesse. Vejamos,
por exemplo, a reação, a 25°C e 1atm, de produção de tetracloreto de
titânio:
Nas condições apresentadas, essa reação é não espontânea, uma vez
que, .
E KC =
[HCl]
[H2O]

TiO2(s) + 2Cl2(g) ⇄ TiCl4(l) + O2(g) ΔGreação  = 152, 3kJ/mol
ΔGreação  > 0
15/03/2023, 06:30 Equilíbrio em Reações Químicas
https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/03529/index.html# 43/59
Com o objetivo de tornar essa reação termodinamicamente viável,
podemos acoplar a esse meio reacional outra reação, de forma a
deslocar o equilíbrio da reação para o lado do e proporcionar
para o sistema reacional global um . Assim, podemos
introduzir no meio reacional outro reagente, tal que:
A reação do carbono com o oxigênio produzido na reação anterior
desloca o equilíbrio daquela reação para o lado do pela
retirada do , conforme estabelecido pelo princípio de Le Chatelier.
Logo, o sistema será representado pela seguinte reação global:
Verificamos agora que a reação global é espontânea, pois , o
que favorece a produção do .
Devemos observar ainda que, nas reações químicas, os reagentes
podem se combinar em mais de uma forma, gerando produtos não
desejados, ou ainda, os produtos formados podem reagir formando
outros produtos, além daqueles esperados.
Exemplo
Vamos considerar, por exemplo, um sistema que vise produzir o gás
etileno , muito utilizado no amadurecimento de frutas:
Pode ocorrer nesse sistema a seguinte reação paralela:
E, além disso, o etileno pode reagir com o etano para formar propeno e
metano:
Diante das reações múltiplas que podem estar presentes no mesmo
meio reacional, podemos associar, para cada reação, um grau de avanço
e, para a mesma substância que participa em várias reações, podemos
escrever:
Em que é o número de mols inicial do componente reacional e 
é o número estequiométrico do componente na reação .
TiCl4(l)
ΔGreação  < 0
C(s) + O2(g) ⇄ CO2(g) ΔGreação  = −394, 4kJ/mol
TiCl4(l)
O2(g)
TiO2(s) + 2Cl2(g) ⇄ TiCl4(l) + O2(g) ΔGreaçao  = 152, 3kJ/mol
C(s) + O2(g) ⇄ CO2(g) ΔGreação  = −394, 4kJ/mol
C(s) + TiO2(s) + 2Cl2(g) ⇄ TiCl4(l) + CO2(g) ΔGreação gobal  = −242, 1kJ/mol
ΔG < 0
TiCl4(l)
C2H4(g)
C2H6(g) → C2H4(g) + H2(g)
C2H6(g) + H2(g) → 2CH4(g)
C2H4(g) + C2H6(g) → C3H6(g) + CH4(g)
ni = ni,0 +∑
j
v∗i,jξj
ni,0 i v
∗
i,j
i j
15/03/2023, 06:30 Equilíbrio em Reações Químicas
https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/03529/index.html# 44/59
Ainda considerando as reações múltiplas, podemos definir os seguintes
termos:
Reagente limitante
É aquele reagente que é completamente consumido no meio
reacional. Assim, o reagente limitante está presente em
quantidade menor que sua proporção estequiométrica em
relação a qualquer outro reagente. O reagente que sobra, após
o consumo do reagente limitante, é denominado reagente em
excesso.
Rendimento, 
Seletividade, , em um conjunto de reações
Assim, considere as reações genéricas:
Suponha que de são colocados para reagir em um reator e
que o produto final contenha de , de e 
de .
Para esse meio reacional, temos:
Conversão de 
Rendimento de 
Seletividade de em relação a 
O grau de liberdade em sistemas com
múltiplas reações
A análise do grau de liberdade em sistemas reativos pode ter como
objetivo verificar se todas as informações fornecidas são suficientes
para que o sistema seja possível e determinado. A determinação do
η
η ≡
 mols formados do produto deseja
⎛⎜⎝  mols do produto desejado que seriam formados reações paralelas e se o reagente limitante reagisεε ≡ (  mols formados do produto desejado  mols formados do produto não desejado  )A → 2B  (reação desejada) A → C  (reação não desejada) 100kmol A
10kmol A 170kmol B 25kmol
C
A = 100−10
100
= 90
100
= 90%
B = 170
200
= 85%
B C = nB
nC
= 170
25
= 6, 8
15/03/2023, 06:30 Equilíbrio em Reações Químicas
https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/03529/index.html# 45/59
número de graus de liberdade com esse foco segue o seguinte
equacionamento:
Número de incógnitas rotuladas.

Número de reações independentes.

Número de equações de contagem do número de mols das espécies.

Número de equações de contagem do número de mols das espécies
não reativas independentes.

Número de outras equações relacionando as incógnitas.

Número de graus de liberdade.
Número de reações independentes
São reações que não podem ser obtidas mediante combinações de adição,
subtração ou multiplicação das demais reações independentes (cada
reação independente tem um grau de avanço associado).
Número de equações de contagem do número de mols das
espécies
São reativas consumidas ou produzidas independentes.
Vamos considerar dois exemplos ilustrativos de determinação do
número de graus de liberdade .
Exemplo 1
Considere o fluxograma contendo os dados de processo para a
desidrogenação do etano, que segue a reação:
F
C2H6(g) → C2H4(g) + H2(g)
15/03/2023, 06:30 Equilíbrio em Reações Químicas
https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/03529/index.html# 46/59
Qual é o grau de liberdade desse sistema reacional?
Para a determinação do grau de liberdade desse sistema reacional,
precisamos quantificar os seguintes parâmetros:
1. Número de incógnitas rotuladas= 2 (n1 e n2);
2. Número de reações independentes = 1 (reação fornecida);
3.
Número de equações de contagem do número de mols das
espécies reativas 
4. Número de equações de contagem do número de mols das
espécies não reativas = 0;
5. Número de outras equações relacionando as incógnitas = 0.
Logo, temos para o grau de liberdade:
Ou seja, com os dados apresentados nesse fluxograma do processo
reacional, a resposta é única, uma vez que , caracterizando,
assim, um sistema possível e determinado.
Exemplo 2
O processo de combustão do metano com ar atmosférico em reator
segue as reações e o fluxograma abaixo.
Para esse processo, a porcentagem de conversão do metano é de 
e a razão molar entre os óxidos de carbono que deixam o reator é igual a
. Qual é o grau de liberdade desse
sistema reacional?
Para quantificar o grau de liberdade, precisamos determinar os
parâmetros:
1. Número de incógnitas rotuladas = 6 (nCH4 , nCO , nCO2, nH2O , nO2 ,
nN2);
2. Número de reações independentes = 2;
3.
Número de equações de contagem do número de mols das
espécies reativas = 5
= 3
n1 = 100 − ξ
n2 = ξ
nH2 = ξ;
F = 2 + 1 − 3 − 0 − 0 = 0
F = 0
CH4(g) +
3
2
O2(g) → CO(g) + 2H2O(g)
CH4(g) + 2O2(g) → CO2(g) + 2H2O(g)
92%
8 mol  CO2(g)/1 mol   CO(g)
15/03/2023, 06:30 Equilíbrio em Reações Químicas
https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/03529/index.html# 47/59
4.
Número de equações de contagem do número de mols das
espécies não reativas = 
O oxigênio utilizado na reação é proveniente do ar atmosférico, que
apresenta composição molar e de . O balanço do
número de mols de nitrogênio é dependente da quantidade de
oxigênio introduzido. Como o nitrogênio, para essa reação, é um
gás inerte, temos:
5.
Número de outras equações relacionando as incógnitas .
Logo, temos para o grau de liberdade :
Equilíbrios ácido-base em água
Um equilíbrio químico muito importante é aquele estabelecido em
soluções de ácidos e bases de Brønsted. Para a teoria ácido-base de
Brønsted, o ácido é um doador de prótons e a base é um receptor de
prótons.
Soluções ácidas aquosas produzem o íon hidrônio , espécie
química diretamente ligada ao cálculo da propriedade denominada ,
que por definição:
Em que é a atividade do íon hidrônio .
Para baixas concentrações de ácido, a atividade do íon , é
praticamente igual à concentração do íon hidrônio em mol/L, .
Na transferência de prótons entre espécies em meio aquoso, devemos
considerar três constantes de equilíbrio:
Teoria ácido-base de Brønsted
Essa teoria diz que um ácido é um doador de elétrons, enquanto uma base
é um receptor de elétrons.
nCH4 = 9, 50 − ξ1 − ξ2
nCO = ξ1
nCO2 = ξ2
nH2O = 2ξ1 + 2ξ2
nO2 = 19, 0 −
3
2
ξ1 − 2ξ2;
1.
79%N2 21% O2
nN2 = 19, 0kmolO2 ×
79
21
= 71, 5kmol;
= 2
.
nCH4 = (1 − 0, 92) × 9, 50 = 0, 760kmol
nCO2 = 8 × nCO
F
F = 6 + 2 − 5 − 1 − 2 = 0
H3O
+
pH
pH = − log aH3O+
aH3O+ H3O
+
H3O
+ aH3O+
[H3O+]
15/03/2023, 06:30 Equilíbrio em Reações Químicas
https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/03529/index.html# 48/59
Seguindo o mesmo equacionamento matemático da definição de
, podemos associar à constante de acidez a propriedade 
:
Em soluções aquosas diluídas, a água está presente como
solvente praticamente puro e sua atividade será considerada
igual a 1. Para os solutos, em baixas concentrações, inferiores a
1,0mol/L, a atividade é equivalente à concentração em mol/L.
Assim, quanto maior é a acidez, maior é o valor de e maior é
a concentração das espécies iônicas em solução. Por sua vez,
quanto maior o valor de , menor o valor de e mais
forte é o ácido.
Em soluções diluídas, temos para a base e para a constante de
basicidade:
Logo, quanto maior for o valor de , mais forte é a base e mais
deslocado para o lado dos produtos está o equilíbrio da reação
de transferência prótons em água para a base. Quanto maior for
o valor de , menor é o valor de e, também, menor é o
valor de .
Observamos, na prática, que a poucas moléculas de água
encontram-se dissociadas, sendo o valor dessa constante de
Constante de acidez ou constante de ionização do ácido,
Ka 
HA(aq) + H2O(l) ⇄ H3O
+(aq) + A−(aq) Ka =
[H3O
+]
⌈HA
pH pKa
pKa = − logKa
Ka
Ka pKa
Constante de basicidade ou constante de dissociação da
base, Kb 
B̈−(aq) + H2O(l) ⇄ BH(aq) + OH
−(aq) Kb =
[BH] ⋅ [O
[B̈−]
pOH = − log [OH−]
pKb = − logKb
Kb
Kb pOH
pKb
Constante de autoprotólise, ou constante de
autoionização, ou ainda, produto iônico da água, KW 
H2O(l) + H2O(l) ⇄ H3O
+(aq) + OH−(aq) KW = [H3O+
25∘C
15/03/2023, 06:30 Equilíbrio em Reações Químicas
https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/03529/index.html# 49/59
equilíbrio igual a . Podemos, então,
escrever para o produto iônico da água:
Ou seja:
Assim, em água a , temos:
Como é uma constante de equilíbrio, o produto
constante, logo, ao se aumentar o da
solução aquosa com a adição de ácido, a concentração de
aumenta e, consequentemente, a concentração de 
deve diminuir, para manter constante o valor de . De forma
equivalente, o aumento do deve promover uma redução no
 para manter constante o valor do .
Vale ressaltar que autorprotólise é a reação em que há a transferência
de elétron entre duas moléculas da mesma substância.
A seguir, apresentaremos os ácidos e bases fortes em água.
Ácidos fortes
Ácido Bromídrico, HBr;
Ácidos fortes
Ácido Clorídrico, HCl;
Ácidos fortes
Ácido iodídrico, HI;
Ácidos fortes
Ácido nítrico, HNO3;
Ácidos fortes
Ácido perclórico, HClO4;
KW = 1, 008 × 10
−14
− logKW = − log [H3O+] + {− log [OH−]}
pKW = pH + pOH
25∘C
pH + pOH = 14
KW
[H3O
+] × [OH−] = pH
H3O
+ OH−
KW
pOH
pH pKW
15/03/2023, 06:30 Equilíbrio em Reações Químicas
https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/03529/index.html# 50/59
Ácidos fortes
Ácido clórico, HClO3;
Ácidos fortes
Ácido sulfúrico, H2SO4;
Bases fortes
Hidróxidos do Grupo 1 da Tabela Periódica;
Bases fortes
Hidróxidos do Grupo 2: Ca(OH)2, Sr(OH)2 e Ba(OH)2;
Bases fortes
Óxidos dos Grupos 1 e 2 da Tabela Periódica.
Demonstração
Com a técnica de precipitação seletiva, é possível separar diferentes
cátions presentes em uma solução. Um sal precipitará quando o
quociente de reação for maior ou igual ao produto de solubilidade
do sal . Assim, uma mistura de cátions em solução pode ser
separada pela adição de um ânion com o qual esses cátions formam
sais de diferentes solubilidades.
Com o objetivo de ilustrar a técnica de precipitação seletiva, considere
uma solução que contém de e
 de .
Adiciona-se íons cloreto à solução.
a) Qual sal precipitará primeiro?
QPS
KPS
1, 0 × 10−2mol/L Ag+(aq)
2, 0 × 10−2mol/L Pb2+(aq)
AgCl(s) ⇄ Ag+(aq) + Cl−(aq) KPS = 1, 8 × 10
−10
PbCl2(s) ⇄ Pb
2+(aq) + 2Cl−(aq) KPS = 1, 7 × 10
−5
(Cl−)
15/03/2023, 06:30 Equilíbrio em Reações Químicas
https://stecine.azureedge.net/repositorio/00212en/03529/index.html# 51/59
b) Qual é a concentração de necessária para iniciar a precipitação
de cada sal?
Solução
a) O sal de que necessitar da menor quantidade de cloreto precipitará
primeiro.
b) Vamos iniciar com o sal de menor produto de solubilidade:
Assim, irá precipitar quando: 
Para o cloreto de chumbo:
Assim, irá precipitar quando: 
Logo, a ordem de precipitação com o aumento da concentração de 
será: primeiro o e depois o .
Mão na massa
Questão 1
(Questão adaptada. Fonte: Fundação CESGRANRIO – Petrobras,
Processo seletivo público, aplicado em 27/02/2011, para o cargo de
Engenheiro(a) de Processamento Júnior)
Em um reator, ocorrem simultaneamente as seguintes reações:
Para uma alimentação de de , estão presentes
ao final da reação de de
 de de não
reagido.
Qual é a seletividade do em relação a ?
Cl−
AgCl(s) ⇄ Ag+(aq) + Cl−(aq) KPS = 1, 8 × 10
−10
KPS = [Ag
+] × [Cl−] ⇒ [Cl−] =
KPS
[Ag+]
=
1, 8 × 10−10
1, 0 × 10−2
= 1, 8 ×
AgCl(s) [Cl−] > 1, 8 × 10−8mol/L
PbCl2(s) ⇄ Pb
2+(aq) + 2Cl−(aq) KPS = 1, 7 × 10
−5
KPS = [Pb2+] × [Cl−]
2
⇒ [Cl−] = {
KPS
⌈Pb2+⌉
}