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EQUILÍBRIO QUÍMICO ‹nº› Page ‹nº› O que é equilíbrio químico? Quais são os aspectos qualitativos e quantitativos mais importantes? EQUILÍBRIO QUÍMICO ‹nº› Propriedades de Um Equilíbrio Rosa para azul Co(H2O)6Cl2 Co(H2O)4Cl2 + 2 H2O Azul para rosa Co(H2O)4Cl2 + 2 H2O Co(H2O)6Cl2 Sistemas em equilíbrio são: DINÂMICOS (em movimento constante) REVERSÍVEIS Podem ser atingidos de qualquer direção ‹nº› Equilíbrio – dois processos opostos que ocorrem com velocidades iguais, em movimento constante Dinamismo do Equilíbrio Velocidade da reação direta Velocidade da reação inversa = A Velocidade da mulher é igual à Velocidade da esteira, em sentido oposto Tanto a esteira quanto a mulher continuam se movendo, mas macroscopicamente o sistema não se altera ‹nº› Após um certo tempo, as concentrações de reagentes e produtos se tornam constantes, mas não necessariamente iguais. As reações direta e inversa continuam depois de atingido o estado de equilíbrio. Equilíbrio Químico Fe3+ + SCN- FeSCN2+ ‹nº› Reversibilidade no Equilíbrio Químico Tecnicamente, todas as reações químicas são um equilíbrio, ou seja, não se completa. Mas quando a concentração de reagentes ou produtos é MUITO BAIXA, diz-se que a reação aconteceu completamente. Exemplo: H+(aq) + OH-(aq) H2O(l) H+(aq) + OH-(aq) H2O(l) ‹nº› Teoria das Colisões: Quando 2 moléculas A e B colidem uma com a outra numa orientação apropriada e com suficiente energia, elas podem reagir formando novas moléculas, os produtos C e D. O diagrama de energia potencial para esta colisão, supostamente exotérmica, pode ser apresentado como: Reversibilidade no Equilíbrio Químico ‹nº› A + B C + D Energia Potencial Complexo Ativado Reagentes Produtos DH ‹nº› Reversibilidade no Equilíbrio Químico A partir de um momento, quantidades significativas de C e D são formadas, e sua concentração começa a aumentar. Torna-se inevitável que uma molécula de C colida com uma de D. Se esta colisão ocorrer com energia e orientação adequadas, elas podem reagir e formar novamente as moléculas originais A e B. Este evento, supostamente endotérmico, apresenta o seguinte diagrama de energia potencial: ‹nº› A + B C + D Energia Potencial Complexo Ativado Reagentes Produtos DH ‹nº› Reversibilidade no Equilíbrio Químico Qualquer reação que ocorra em extensão significativa tanto nos sentidos direto como inverso é chamada de reação reversível: A + B C + D ‹nº› Aspectos Quantitativos do Equilíbrio Químico CONSTANTE DE EQUILÍBRIO Suponha que a reação a seguir ocorra de forma elementar em ambos os sentidos e que inicialmente apenas A e B estejam presentes no vaso de reação. a A + b B c C + d D ‹nº› A CONSTANTE DE EQUILÍBRIO A , B Inicialmente, Velocidade da Reação: Velocidade da reação direta Inicialmente C e D não estão presentes, ou seja, não há reação inversa. Há apenas a reação direta: ‹nº› A CONSTANTE DE EQUILÍBRIO A , B , C , D Após um certo tempo, a concetração de C e D cresce e a reação inversa começa a acontecer também: Velocidade da Reação: Velocidade da Reação Inversa Conforme a reação prossegue, as concentrações de A e B caem, ao passo que as de C e D aumentam. As velocidades das reações direta e inversa seguem o seguinte comportamento: ‹nº› A CONSTANTE DE EQUILÍBRIO Quando as velocidades se tornam iguais, as concentrações de A, B, C e D não mais mudam no tempo. Atingiu-se o equlíbrio químico. No entanto, lembre-se que ao nível molecular tanto a reação direta quanto a inversa continuam ocorrendo, pois o equilíbrio é dinâmico, só que ocorrem continuamente na mesma velocidade. ‹nº› A CONSTANTE DE EQUILÍBRIO Se K é conhecida, pode-se prever as concentrações de reagentes ou produtos. ‹nº› Determinação de K 2 NOCl(g) 2 NO(g) + Cl2(g) Coloque 2,00 mol de NOCl em um frasco de 1,00 L. No equilíbrio você encontra 0,66 mol/L de NO. Calcule K. Solução Construa uma tabela de concentrações [NOCl] [NO] [Cl2] Inicial 2,00 0 0 Variação Equilíbrio 0,66 ‹nº› Determinação de K 2 NOCl(g) 2 NO(g) + Cl2(g) Coloque 2,00 mol de NOCl em um frasco de 1,00 L. No equilíbrio você encontra 0,66 mol/L de NO. Calcule K. Solução Construa uma tabela de concentrações [NOCl] [NO] [Cl2] Inicial 2,00 0 0 Variação -0,66 +0,66 +0,33 Equilíbrio 1,34 0,66 0,33 ‹nº› Determinação de K 2 NOCl(g) 2 NO(g) + Cl2(g) [NOCl] [NO] [Cl2] Inicial 2,00 0 0 Variação -0,66 +0,66 +0,33 Equilíbrio 1,34 0,66 0,33 ‹nº› Determinação de K Exemplos Escreva as expressões de constante de equilíbrio para as seguintes reações: Equações Químicas balanceadas ‹nº› Relações Envolvendo a Constante de Equilíbrio A reversão de uma reação causa a inversão de K. A multiplicação dos coeficientes por um fator comum eleva a constante de equilíbrio à potencia correspondente. A divisão dos coeficientes por um fator comum leva à raiz correspondente da constante de equilíbrio. ‹nº› Escrevendo e Manipulando Expressões de K Sólidos NUNCA aparecem em expressões de equilíbrio. S(s) + O2(g) SO2(g) ‹nº› Queima de Calcário CaCO3(s) CaO(s) + CO2(g) Kc = [CO2] KP = PCO2(RT) ‹nº› K is independent of the amount of CaCO3 or CaO in the flask, as long as there is some of each present. Page ‹nº› Escrevendo e Manipulando Expressões de K Sólidos NUNCA aparecem em expressões de equilíbrio. NH3(aq) + H2O(liq) NH4+(aq) + OH-(aq) ‹nº› O Significado de K 1. Podemos dizer se a reação é reagente- ou produto-favorecida. Para N2(g) + 3 H2(g) 2 NH3(g) Conc. de produtos é muito maior que a de reagentes no equilíbrio. A reação é fortemente produto-favorecida. ‹nº› O Significado de K Para AgCl(s) Ag+(aq) + Cl-(aq) Kc = [Ag+] [Cl-] = 1,8 x 10-5 Conc. de produtos é muito menor que a de reagentes no equilíbrio. A reação é fortemente reagente-favorecida. ‹nº› Produto- ou Reagente- Favorecida Produto-favorecida Reagente-favorecida ‹nº›
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