Equilíbrio Químico 1

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EQUILÍBRIO QUÍMICO
Profa. Loraine Jacobs 
DAQBI
lorainejacobs@utfpr.edu.br
http://paginapessoal.utfpr.edu.br/lorainejacobs
 É a parte da físico-química que estuda as 
reações reversíveis e as condições para o 
estabelecimento do equilíbrio.
Reação reversível X Reação Irreversível
Água Combustão
Equilíbrio Dinâmico
- Características do Equilíbrio
- Constantes de Equilíbrio
- Deslocamento de Equilíbrio e Princípio de Le Chatelier
Características do Equilíbrio
 Reações Diretas e Inversas
Características do Equilíbrio
 Reações Diretas e Inversas
Vel. de Evaporação
Vel. de Condensação
a) As moléculas podem se
movimentar para a fase gasosa
livremente pois não há vapor
presente.
b) Na presença de vapor o gás pode
chocar-se com o vapor e a
condensação começa a competir
com a vaporização.
c) A velocidade de condensação se
iguala a de vaporização e ambas
continuam ocorrendo no sistema.
Características do Equilíbrio
 Equilíbrio Dinâmico
◦ Ocorre quando a velocidade do processo direto 
e inverso se igualam
◦ As velocidades não vão a Zero, os processos 
continuam ocorrendo.
◦ As concentrações de reagentes e produtos 
permanecem constantes.
Características do Equilíbrio
 Condições necessárias para estabelecer o 
equilíbrio.
◦ Reação Reversível
◦ Sistema Fechado
◦ Manutenção de Temperatura e Pressão
 Reação Reversível
◦ É a reação na qual os reagentes se 
transformam nos produtos, e estes, à medida 
que se formam, regeneram os reagentes 
iniciais.
◦ Reação completa  Incolor
Equilíbrio Dinâmico
 Reação Reversível
◦ Equilíbrio estabelecido sem consumo total dos 
reagentes
Equilíbrio Dinâmico
 Reação Reversível
◦ Reação Inversa: CO2(g) + NO(g)  CO(g) +NO2(g)
Equilíbrio Dinâmico
 Reação Reversível
◦ Sempre representadas por 
 Exemplos:
2NO2(g)  N2O4(g) (298K)
H2(g) + I 2(g)  2HI(g) (673K)
N2(g) + 3H2(g)  2NH3(g) (773K)
2SO2(g) + O2(g)  2SO3(g) (973K)
◦ As reações da química analítica, as reações na natureza 
e os principais processos industriais de produção de 
substâncias são em sua maioria reversíveis, ou seja, 
desenvolvem-se ao mesmo tempo e em direções 
opostas.
Equilíbrio Dinâmico
Reações no Equilíbrio 
 As reações químicas atingem um estado de 
equilíbrio dinâmico no qual a velocidade das 
reações direta e inversa são iguais. 
 Todos os equilíbrios são dinâmicos – Não há 
alteração no equilíbrio mas as reações direta e 
inversa estão ocorrendo. 
Reações no Equilíbrio 
Reações no Equilíbrio 
 Velocidade da reação Direta  v1=k1.[CO].[NO2]
 Velocidade da reação Inversa  v2 = k2.[CO2].[NO]
Características do Equilíbrio
 Relações Matemáticas
◦ Tendo a seguinte reação genérica
R  P
◦ Sabemos que Vdireta = Vinversa pelo conceito de 
equilíbrio.
◦ Pela lei de velocidade teremos que:
Vdireta = kdireta.[R] e Vinversa = kinversa.[P]
Características do Equilíbrio
 Relações Matemáticas
◦ Se Vdireta = Vinversa podemos escrever:
kdireta.[R]eq = k inversa.[P]eq
kdireta [P]eq
kinversa [R]eq
= = constante
Equilíbrio Dinâmico
 Expressão de Equilíbrio (Lei de Ação das Massas)
◦ Para uma reação química geral:
aA(g) + bB(g)  cC(g) +dD(g)
◦ Podemos definir uma proporção de concentrações:
Q = [C]c.[D]d
[A]a.[B]b
◦ Esta proporção quando o Sistema não está em
equilíbrio é chamada de quociente de reação (Q).
Equilíbrio Dinâmico
 Expressão de Equilíbrio (Lei de Ação das Massas)
◦ Quando o Sistema está em equilíbrio, para a mesma
reação:
aA(g) + bB(g)  cC(g) +dD(g)
◦ Podemos definir também uma proporção de
concentrações neste caso quando o sistema está em
equilíbrio é chamada de constante de equilíbrio (K)
K = [C]ceq.[D]
d
eq
[A]aeq.[B]
b
eq
Equilíbrio Dinâmico
 Exercício 01:
◦ Para o processo BMA utilizado para produzir HCN temos
a seguinte reação:
NH3(g) + CH4(g) HCN(g) + 3H2(g)
◦ Considerando que o processo seja realizado em sistema
fechado e que os produtos não sejam removidos, 
escreva a expressão de equilíbrio desta reação.
K = [HCN].[H2]
3
[NH3].[CH4] 
Equilíbrio Dinâmico
“A constante de equilíbrio K tem a 
mesma forma de Q, quociente da 
reação, exceto porque usa as 
atividades no equilíbrio”.
Constante de Equilíbrio
 Analisando Q e K
Grau de Equilíbrio - 
◦ É o quociente entre a quantidade de um 
reagente (em mols) que realmente reagiu, até 
o equilíbrio, e a quantidade inicial de mols 
desse reagente.
Grau de Equilíbrio - 
◦  próximo de 1 (ou % próximo de 100%): 
no equilíbrio, sobram apenas pequenas 
quantidades de reagentes, a extensão (ou 
rendimento) da reação é grande;
◦  próximo de zero (ou % próximo de zero): 
no equilíbrio, sobram grandes quantidades de 
reagentes (sem reagir), a reação tem uma 
extensão (ou rendimento) reduzida.
Equilíbrio Dinâmico
 Equilíbrios de Fase Gasosa
◦ Quando utilizadas as concentrações molares
(quantidade de matéria)- Kc
◦ Quando utilizadas as Pressões Parciais – Kp
◦ Dada a reação:
aA(g) + bB(g)  cC(g) +dD(g)
◦ Podemos escrever:
K = [Pc]
c
eq.[PD]
d
eq
[PA]
a
eq.[PB]
b
eq
Equilíbrio Dinâmico
 Equilíbrios de Fase Gasosa
◦ Lembrando que PV = n.R.T
◦ Obteremos que
Kp = Kc.R.T
(∆ngas)
◦ Sendo ∆ngas o número de mols de gás do produto
menos o número de mols de gás do reagente.
◦ Para que Kp = Kc o valor de ∆ngas deve ser = 0
Equilíbrio Homogêneo 
e Heterogêneo
Equilíbrio Dinâmico
 Equilíbrios Homogêneos: reagentes e produtos
estão na mesma fase, gasosa ou aquosa.
 Equilíbrios Heterogêneos: Reagentes puros
presentes na fase líquida ou sólida
(concentrações não variam com a reação)
Equilíbrio Dinâmico
 Equilíbrio Heterogêneo
◦ Ex: Decomposição do CaCO3
CaCO3(s)  CaO(s) + CO2(s)
Muito CaCO3(s), pouco CaO Pouco CaCO3(s), muito CaO
Equilíbrio Dinâmico
 Equilíbrio Heterogêneo
CaCO3(s)  CaO(s) + CO2(s)
◦ Neste caso como não há influência do CaCO3(s) e do
CaO(s) a constante de equilíbrio é dada por:
K = [CO2]
Equilíbrio Dinâmico
 Exercício 02:
◦ Os íons cianeto precipitarão de uma solução que
também contém íons prata, como descrito pelo
seguinte equilíbrio:
Ag+(aq) + CN
-
(aq)  AgCN(s)
◦ Escreva a expressão de equilíbrio para essa reação:
K = . 1 .
[Ag+].[CN-] 
Equilíbrio Dinâmico
1) Com relação ao equilíbrio químico, afirma-se:
I. O equilíbrio químico só pode ser atingido em sistema fechado 
(onde não há troca de matéria com o meio ambiente).
II. Num equilíbrio químico, as propriedades macroscópicas do 
sistema (concentração, densidade, massa e cor) permanecem 
constantes.
III. Num equilíbrio químico, as propriedades microscópicas do 
sistema (colisões entre as moléculas, formação de complexos 
ativados e transformações de umas substâncias em outras) 
permanecem em evolução, pois o equilíbrio é dinâmico. 
É (São) correta(s) a(s) afirmação(ões):
a) Somente I e II. d) Somente I.
b) Somente I e III. e) I, II e III.
c) Somente II e III.
Equilíbrio Dinâmico
2) O pentacloreto de fósforo é um reagente muito importante 
em Química Orgânica. Ele é preparado em fase gasosa através 
da reação:
Um frasco de 3,00 L contém as seguintes quantidades de equilíbrio, a 200 °C:
0,120 mol de PCl5; 0,600 mol de PCl3; e 0,0120 mol de Cl2.
- Calcule o valor da constante de equilíbrio, em (mol/L)-1, a essa temperatura.
Sugestão: Com as quantidades de mols e o volume do recipiente, calcule as
concentrações em mol/L das substâncias.
Equilíbrio Dinâmico
3) Escreva as expressões matemáticas da constante Kc,
dando as respectivas unidades, dos seguintes equilíbrios em
fase gasosa: