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Equilíbrio químico Ocorre equilíbrio químico quando a velocidade da reação direta é igual à da reação inversa. Equilíbrio químico Atingido o equilíbrio, a quantidade de cada reagente e de cada produto se mantem constante. Equilíbrio químico No equilíbrio: Velocidades das reações direta e inversa são iguais Concentrações mantêm-se constantes Equilíbrio químico A constante de equilíbrio Reação direta: Reação inversa: Equilíbrio químico Para uma reação geral: A expressão da constante de equilíbrio é: Equilíbrio químico Exercício: Escreva a expressão da constante de equilíbrio para as seguintes reações: Equilíbrio químico O equilíbrio pode ser atingido a partir de cada direção Indepedentemente da reação se dar no sentido direto ou inverso, no equilíbrio temos as mesmas proporções de todas as substâncias. Equilíbrio químico Qual o significado de K? • Se K >> 1, a reação é favorecida no sentido dos reagentes; os produtos predominam no equilíbrio. • Se K << 1, a reação no sentido dos reagentes é favorecida; os reagentes predominam no equilíbrio. A constante de equilíbrio da reação direta é a inversa da constante de equilíbrio da reação inversa. Equilíbrio químico Equilíbrio químico Constante de equilíbrio envolvendo gases: Relação entre Kc e Kp Equilíbrio químico Kp = Kc (RT)∆n ∆n = (moles de produtos gasosos) – (moles reagentes gasosos) Equilíbrio químico Equilíbrio heterogênio As concentrações dos sólidos e líquidos puros são praticamente constantes. Por isso, estas concentrações não aparecem nas expressões das constantes de equilíbrio. Exemplo: Kps Kps = [Pb2+] [Cl−]2 PbCl2 (s) Pb2+ (aq) + 2 Cl−(aq)⇄ Equilíbrio químico H2 (g) + I2 (g) 2 HI (g)⇄ Início Variação Equilíbrio Kc = [HI]2 [H2] [I2] = 51= (1.87 x 10-3)2 (6.5 x 10-5)(1.065 x 10-3) Equilíbrio químico O quociente reacional (Q) Q dá a mesma razão que a constante de equilíbrio dá, para para sistemas fora do equilíbrio. Se Q = K →→→→ o sistema está em equilíbrio Princípio de Le Châtelier Equilíbrio químico Se um sistema em equilíbrio sofrer uma alteração (temperatura, pressão, concentração) de um dos componentes, o sistema reagirá de forma a contrariar essa variação. O efeito variação da concentração • Considerar a reação: N2(g) + 3H2(g)���� 2 NH3(g) • Se [N2] e/ou [H2] aumenta, Qc < Kc � o equilíbrio se deslocará no sentido direto até atingir um novo equilíbrio. • Se [NH3] aumenta, Qc > Kc � o equilíbrio desloca-se para a esquerda até o estabelecimento de um novo equilíbrio. Equilíbrio químico 3 22 2 c ]][H[N [NH] =K 3 Efeito da variação da pressão Considerar a reação: 2SO2(g) + O2(g) ���� 2SO3(g) 1. O número total de moles de gases diminui quando a reação se dá no sentido direto. 2. Se a pressão aumenta (diminuido o volume), o equilíbio desloca-se no sentido direto para diminuir essa alteração. 3. Reações que resultam em menor número de moles são favorecidas em condições de alta pressão. Equilíbrio químico Efeito da variação da pressão Considerar a reação: PCl5(g) ���� PCl3(g) + Cl2(g); 1. A reação direta resulta em maior número de moléculas de gás. 2. Se a mistura é comprimida, a pressão aumenta, e o equílíbrio desloca-se no sentido inverso para reduzir a pressão. 3. Se o volume expande, a pressão diminui, e a reação direta ocorre de forma a compensar. 4. Este tipo de reação é favorecida em condições de baixa pressão. Equilíbrio químico Efeito da variação da pressão Considerar as seguintes reações: 1. CO(g) + H2O(g) ���� CO2(g) + H2(g); 2. H2(g) + Cl2(g) ���� 2HCl(g); 1. Estas reações têm o mesmo número de moles de gases nos reagentes e produtos. 2. O equilíbrio não é a afectado pela variação de pressão. Equilíbrio químico Efeito da variação da temperatura • Considerar a seguinte reação exotérmica: N2(g) + 3H2(g) ���� 2NH3(g); ∆Ho = -92 kJ, • A reação direta produz calor => calor é um produto. • Aumentando a temperatura, a reação inversa ocorrerá. • Se o calor é removido de forma a reduzir a temperatura, a reação direta ocorre de forma a produzir mais calor. • Reações exotérmicas são favorecidas em condições de baixas temperaturas. Equilíbrio químico Considerar a seguinte reação endotérmica: CH4(g) + H2O(g) ���� CO(g) + 3H2(g), ∆Ho = 205 kJ 1. Reação endotérmica absorve calor� calor é um reagente. 2. Se a temperatura aumenta, a reação ocorrerá no sentido direto. 3. Se a temperatura diminuir, a reação se dá no sentido inverso. 4. Reações endotérmicas são favorecidas em condições de temperaturas altas. Equilíbrio químico Efeito da variação da temperatura Exercício: Determinar se as seguintes reações são favorecidas e condições de alta ou baixa pressão. 2SO2(g) + O2(g) ���� 2 SO3(g) PCl5(g) ���� PCl3(g) + Cl2(g) CO(g) + 2H2(g) ���� CH3OH(g) N2O4(g)���� 2 NO2(g) H2(g) + F2(g)���� 2 HF(g) Equilíbrio químico Equilíbrio químico Exercício: Determinar em que condições de temperatura (baixa ou alta) são favorecidas as seguintes reações? 1. 2SO2(g) + O2(g) ���� 2 SO3(g); ∆Ho = -180 kJ 2. CO(g) + H2O(g) ���� CO2(g) + H2(g); ∆Ho = -46 kJ 3. CO(g) + Cl2(g) ���� COCl2(g); ∆Ho = -108 kJ 4. N2O4(g)���� 2 NO2(g); ∆Ho = +57 kJ 5. CO(g) + 2H2(g) ���� CH3OH(g); ∆Ho = -270 kJ
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