02 EQUILÍBRIO QUÍMICO ADRIANO BORGES

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Equilíbrio Químico 
 
 A química analítica é o ramo da química que trata da 
identificação ou quantificação de espécies ou elementos 
químicos. Podem ser classificados como métodos clássicos 
ou instrumentais. 
 
- Análise Qualitativa; 
 
- Análise Quantitativa; 
 
- Métodos Clássicos; 
 
- Métodos instrumentais. 
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Equilíbrio Químico 
 
 Um equilíbrio químico é a situação em que a 
proporção entre as quantidades de reagentes e produtos 
em uma reação química se mantém constante ao longo do 
tempo. 
 
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Equilíbrio Químico 
 
Conceito: 
 
 - Velocidade deformação dos produtos a partir dos 
reagentes é igual à velocidade em que os reagentes são 
regenerados pelos produtos. 
 
Reação direta: A B, velocidade = kd [A] 
Reação indireta: B A, velocidade = ki [B] 
 
 
 
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Equilíbrio Químico 
 
Conceito: 
Curso:Engenharia Química 
 
N204(S) 
N204(s) → 2N02(g) 
N204(s) ←→ 2N02(g) 
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Equilíbrio Químico 
 
Constante de Equilíbrio: 
 
O processo de Haber (também conhecido como Processo 
Haber-Bosch) é uma reação entre nitrogênio e hidrogénio 
para produzir amoníaco. 
 
Esta reação é catalisada com o ferro, sob as condições de 
250 atmosferas de pressão e uma temperatura de 450 °C.: 
 N2(g) + 3H2(g) ←→ 2NH3(g) + energia. 
 
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Equilíbrio Químico 
 
Constante de Equilíbrio : 
 
O processo foi desenvolvido por Fritz Haber e Carl Bosch 
em 1909 e patenteado em 1910. Foi usado pela primeira 
vez, à escala industrial, na Alemanha durante a Primeira 
Guerra Mundial. Para a produção de munição os alemães 
dependiam do nitrato de sódio importado do Chile, que era 
insuficiente e incerto. 
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Equilíbrio Químico 
 
Constante de Equilíbrio : 
 
 Por isso passaram a utilizar prontamente o processo 
de Haber para a produção de amoníaco. A amônia 
(amoníaco) produzida era oxidada para a produção do ácido 
nítrico pelo processo Ostwald e este utilizado para a 
produção de explosivos de azoto/nitrogênio, usados na 
produção de munições. 
 
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Equilíbrio Químico 
 
Constante de Equilíbrio : 
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Equilíbrio Químico 
 
Valor da Constante de Equilíbrio : 
 
Reação entre monóxido de carbono e cloro; 
 
CO(g) + Cl2(g) ←→ COCl2(g) 
 
 
kc = [COCl2(g)]/[CO(g)][Cl2(g) ] = 4,57 x 10
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k>>1: equilíbrio para a direita, favorável aos produtos; 
 
k<<1: equilíbrio para a esquerda, favorável aos reagentes. 
 
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Equilíbrio Químico 
 
O sentido do Avanço da Reação e a Constante k : 
 
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Equilíbrio Químico 
 
Equilíbrios Heterogêneos : 
 
Quando há substâncias em fases diferentes nas reações. 
 
 
Ex: reações onde estão presentes gases, líquidos e sólidos. 
 
 
Obs: sólidos e líquidos puros não aparecem na expressão 
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Equilíbrio Químico 
 
Cálculos de Constante de Equilíbrio : 
 
 
 
Exemplos! 
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aA + bB  cC +dD 
Equilíbrio Químico 
 
Relação entre Kp e Kc : 
 
 
 
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Equilíbrio Químico 
 
Aplicações das Constantes de Equilíbrio : 
 
 
 
Exemplos! 2exercícios 
Curso:Engenharia Química 
 
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Equilíbrio Químico 
 
Princípio de Le Chântelier : 
Curso:Engenharia Química 
 
Henry L Le Chântelier (1850 – 1936), 
 
 Um equilíbrio químico é a situação em que a 
proporção entre as quantidades de reagentes e produtos 
em uma reação química se mantém constante ao longo do 
tempo. 
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Equilíbrio Químico 
 
Princípio de Le Chântelier : 
Curso:Engenharia Química 
 
-Alteração da Concentração de Reagente ou Produto; 
 
- Efeitos das variações de Volume e de Pressão; 
 
- Efeito das variações de temperatura; 
 
- O Efeito de um Catalisador.Q
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Equilíbrio Químico (Ácido-Base) 
 
Ácido Base : 
Curso:Engenharia Química 
 
-Ácido vem do latim acidus, acre, amargo, azedo; 
 
-Álcali vem do árabe alkali. 
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Equilíbrio Químico (Ácido-Base) 
 
Ácido Base : 
Curso:Engenharia Química 
 
1880, Svante Arrehenius associou o comportamento ácido 
a presença de íons H+ e o comportamento alcalino à 
presença de íons OH-. 
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Equilíbrio Químico (Ácido-Base) 
 
Dissociação da água: 
Curso:Engenharia Química 
 
- Água é um mau condutor de eletricidade pois tem muito 
poucos íons dissociados que propiciam transporte de água. 
 
 H2O(l) H
+
(aq) + OH
-
(aq) 
 
 
A temperatura ambiente somente uma a cada 109 
molécula está dissociada. 
 
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Equilíbrio Químico (Ácido-Base) 
 
Dissociação da água: 
 
 
Expressão do equilíbrio da reação de auto ionização 
Curso:Engenharia Química 
 
[H+][OH-] 
[H2O] 
K = 
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Equilíbrio Químico (Ácido-Base) 
 
Dissociação da água: 
 
 
Expressão do equilíbrio da reação de auto ionização 
Curso:Engenharia Química 
 
[H+][OH-] Kw = = 1,0 x 10
-14 mol/L 
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Equilíbrio Químico (Ácido-Base) 
 
Próton na Água: 
 
 
Íon hidrônio H3O
+ 
Curso:Engenharia Química 
 
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Equilíbrio Químico (Ácido-Base) 
 
Escala de pH: 
 
 
 
 
Em água pura [H+] = 1,0x10-7 mol L-1 e o 
pH = 7,00 
 
 
Solução ácida: [H+] > [OH−] 
 
Solução básica: [H+] < [OH−] 
 
Se [H+] = [OH−], a solução é neutra. 
Curso:Engenharia Química 
 
pΗ log Η =   
pΗ + pOH log( ) 14,00wK=  =
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Equilíbrio Químico (Ácido-Base) 
 
Escala de pH: 
 
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Equilíbrio Químico (Ácido-Base) 
 
Outras escalas do tipo p: 
 
 
O negativo do logaritimo decimal é maneira conveniente de 
exprimirem grandezas pequenas Simboliza-se a operação 
de tomar o negativo do logaritimo decimal dagrandeza 
pela letra (operador) p. Por exemplo, a concentração de 
OH- pode ser expressa como pOH. 
 
Curso:Engenharia Química 
 
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Equilíbrio Químico (Ácido-Base) 
 
 
Medição de pH: 
 
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Equilíbrio Químico (Ácido-Base) 
 
 
Ácidos e Bases de por Arrhenius 
 
 
Ácidos são substâncias que dissolvidas em água provocam 
o aumento da concentração de íons H+. 
 
Bases são substâncias que dissolvidas em água contribuem 
com a elevação da concentração dos íons OH-. 
Curso:Engenharia Química 
 
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Equilíbrio Químico (Ácido-Base) 
 
 
Ácidos e Bases por Brønsted e Lowry 
 - Reações de Transferência de Prótons 
 
Ácido é uma substância (molecular ou iônica) que pode 
ceder próton para outra substância 
 
Base é uma substância que pode receber um próton cedido 
por outra. 
Curso:Engenharia Química 
 
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Equilíbrio Químico (Ácido-Base) 
 
 
Ácidos e Bases por Brønsted e Lowry 
 
Par ácido-base conjugados: Ausência ou presença de 
prótons indicar par ácido base conjugado. Exs; 
 
Curso:Engenharia Química 
 
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Equilíbrio Químico 
(Ácido-Base) 
 
 
Ácidos e Bases por 
Brønsted e Lowry 
 
Força relativa de 
ácidos e bases 
 
Curso:Engenharia Química 
 
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Equilíbrio Químico (Ácido-Base) 
 
 
Ácidos Fortes e Bases Fortes 
 
 
 - São eletrólitos fortes, onde ambos estão 
completamente ionizados nas soluções aquosas 
 
Curso:Engenharia Química 
 
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Equilíbrio Químico (Ácido-Base) 
 
 
Ácidos Fortes 
 
 Os mais comuns são ácidos monopróticos como: 
HCl, HBr, HI, HNO3, HClO3 e HClO4. 
 
 E um diprótico muito conhecido H2SO4; 
 
Curso:Engenharia Química 
 
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Equilíbrio Químico (Ácido-Base) 
 
 
Bases Fortes 
 
 
 São relativamente poucas, geralmente hidróxidos 
iônicos de metais alcalinos (NaOH e KOH) e metais alcalinos 
terrosos (Ca(OH)2). 
 
Todos elementos da família 1A são eletrólitos fortes; 
Com excessão do Be da família 2A, todos outros são 
eletrólitos fortes. 
Curso:Engenharia Química 
 
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Equilíbrio Químico (Ácido-Base) 
 
 
Ácidos Fracos 
 
 
 - Parcialmente ionizados em solução aquosa; 
 
 - Formas de representar 
 
HAaq + H2Ol H3O
+
aq + A
-
aq 
 
HAaq H
+
aq + A
- 
 
Curso:Engenharia Química 
 
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Equilíbrio Químico (Ácido-Base) 
 
 
Ácidos Fracos 
 
 
 - Valor de Ka demosntra a tendência do átomo de 
hidrogênio de se ionizar 
 
 
Quanto maior o valor de Ka, mais forte será o ácido 
Curso:Engenharia Química 
 
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Equilíbrio Químico (Ácido-Base) 
 
 
Ácidos Fracos 
 
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Equilíbrio Químico (Ácido-Base) 
 
 
Ácidos Fracos 
 
Um estudante preparou solução de ácido fórmico, HCHO3, 
0,10 M, e mediu o pH. A 25 0C, o pH foi 2,38. Calcular a 
constante Ka do ácido fórmico na temperatura mencionada. 
Qual a percentagem do ácido ionizado nesta solução 0,10 
M. 
 
Curso:Engenharia Química 
 
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Equilíbrio Químico (Ácido-Base) 
 
 
Ácidos Fracos 
 
A niacina, uma das vitaminas B, tem a seguinte estrutura 
molecular: 
 
 
 
 
 
 
O pH de uma solução de niacina 0,020 M é 3,26. Qual é a 
constante de dissociação da niacina? R: 1,5x 10-5. 
Curso:Engenharia Química 
 
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Equilíbrio Químico (Ácido-Base) 
 
 
Ácidos Fracos 
 
Cálculo do pH de soluções de ácidos fracos 
 
HC2H3O2aq H
+
aq + C2H3O2
-
aq 
 
 
Calcule o pH de uma solução de ácido acético (popular 
vinagre), estando esta solução a 25 0C, com concentração 
de 0,30 M e Ka igual a 1,8 x 10
-5. 
 
Curso:Engenharia Química 
 
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Equilíbrio Químico (Ácido-Base) 
 
 
Ácidos Fracos 
 
Cálculo do pH de soluções de ácidos fracos 
 
Exercícios Propostos 
 
Calcular o pH de uma solução de HCN a 0,20 M. Sendo Ka 
igual à 4,9 x 10 -10. R: pH = 5,00 
 
Curso:Engenharia Química 
 
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Equilíbrio Químico (Ácido-Base) 
 
 
Ácidos Fracos 
 
Cálculo do pH de soluções de ácidos fracos 
 
Exrecícios Propostos 
 
A constante Ka da niacina é 1,5 x 10
-5. Qual o pH de uma 
solução de niacina 0,010 M? R: pH = 3,41 
 
Curso:Engenharia Química 
 
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Equilíbrio Químico (Ácido-Base) 
 
 
Ácidos Fracos 
 
Ácidos Polipróticos 
 
-Ácidos que tem mais de um H ionizável. 
 
Exremplo: 
Curso:Engenharia Química 
 
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Equilíbrio Químico (Ácido-Base) 
 
 
Ácidos Fracos 
 
Ácidos Polipróticos 
 
- Ácido Sulfuroso 
 
 
H2SO3aq H
+
aq + HSO3
-
aq Ka1 = 1,7 x 10
-2 
 
HSO3
-
aq H
+
aq + SO3
2-
aq Ka2 = 6,4 x 10
-8 
Curso:Engenharia Química 
 
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Equilíbrio Químico (Ácido-Base) 
 
 
Ácidos Fracos 
 
Ácidos Polipróticos 
 
 
É sempre mais fácil remover o primeiro próton de um ácido 
poliprótico do que o segundo, e assim por diante 
Curso:Engenharia Química 
 
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Equilíbrio Químico (Ácido-Base) 
 
 
Ácidos Fracos 
 
Ácidos Polipróticos. Exemplo de Valores: 
Curso:Engenharia Química 
 
Equilíbrio Químico (Ácido-Base) 
 
 
Ácidos Fracos 
 
Ácidos Polipróticos. Exemplo: 
 
A solubilidade do CO2 em água pura, a 25 
0C e 0,1 atm de 
pressão, é 0,0037 M. É habitual admitir que todo CO2 
dissolvido está na forma de ácido carbônico, H2CO3, que se 
forma na reação entre CO2 e H2O: 
 
CO2aq + H2Ol H2CO3aq 
 
Qual o pH de uma solução de H2CO3 0,0037 M? 
Curso:Engenharia Química 
 
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Equilíbrio Químico (Ácido-Base) 
 
 
Ácidos Fracos 
 
Ácidos Polipróticos. Exercício: 
 
Calcular o pH e a concentração do íon oxalato, [C2O4
2-] 
numa solução de ácido oxálico, H2C2O4, 0,020 M e Ka1 igual 
5,9 x 10-2 e Ka2 igual 6,4 x 10
-5. R: pH = 1,80 e [C2O4
2-] 
= 6,4 x 10-5 M. 
Curso:Engenharia Química 
 
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Equilíbrio Químico (Ácido-Base) 
 
 
Bases Fracas 
 
Várias substâncias dissolvidas em água comportam-se 
como bases fracas. Reagem com a água removendo 
prótons das moléculas H2O, formando o ácido conjugado da 
base e íons OH-: 
 
 
base fraca + H2Ol ác. Conugado + OH
- 
 
NH3aq + H2Ol NH4
+
aq + OH
-
aq 
Curso:Engenharia Química 
 
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Equilíbrio Químico (Ácido-Base) 
 
 
Bases Fracas 
 
Curso:Engenharia Química 
 
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Equilíbrio Químico (Ácido-Base) 
 
 
Bases Fracas 
 
Exemplo: 
 
Calcular a concentração de OH- numa solução de NH3 0,15 
M. Kb igual a 1,8 x 10
-5. 
Curso:Engenharia Química 
 
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Equilíbrio Químico (Ácido-Base) 
 
 
Bases Fracas 
 
Exercício: 
Que composto, entre os seguintes, em solução 0,05 M, 
proporcionará o pH mais elevado: 
Piridina – Kb = 1,7 x 10-9 
Metilamina – Kb = 4,4 x 10-4 
Ácido Nitroso – Ka = 4,5 x 10-4 
 
 
R: Metilamina 
Curso:Engenharia Química 
 
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Equilíbrio Químico (Ácido-Base) 
 
 
Bases Fracas 
 
Tipos de Bases Fracas 
 
 
Geralmente amônia e compostos derivados de aminas. Ex: 
CH3NH3
+ 
 
E ânions do ácidos fracos. Ex: hipoclorito de sódio 
ClO-aq + H2Ol HClOaq + OH
-
aq 
base 
conjugada 
Kb = 3,3 x10-7 
Curso:Engenharia Química 
 
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Equilíbrio Químico (Ácido-Base) 
 
 
Relação entre Ka e Kb 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Demonstrar 
Curso:Engenharia Química 
 
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Equilíbrio Químico (Ácido-Base) 
 
 
Ácidos e Bases de Lewis 
 
Ácido: aceitador de par de elétrons 
 
Base: doador de par de elétrons 
Curso:Engenharia Química 
 
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Equilíbrio Químico (Ácido-Base) 
 
 
Ácidos e Bases de Lewis 
Curso:Engenharia Química 
 
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Equilíbrio Químico (Ácido-Base) 
 
 
Ácidos e Bases de Lewis 
Curso:Engenharia Química 
 
Ácido de Lewis 
Base de Lewis Complexo ácido-base 
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Equilíbrio Químico (Ácido-Base) 
 
 
Exercícios 
 
 
A efedrina , estimulante do sistema nervoso central, participa de 
medicamentos para as vias nasais como descongestionante. Este 
composto é uma base orgânica fraca que se ioniza conforme: 
 
C10H15ONaq + H2Ol C10H15NH
+
aq + OH
-
aq 
 
O valor de Kb é de 1,4 x 10
-4. Que pH terá uma solução 0,035 M na 
efedrina, na ausência de qualquer outro substância além da água? Qual o 
pKa do ácido conjugado da efedrina? 
Curso:Engenharia Química 
 
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Equilíbrio Químico (Ácido-Base) 
 
 
Exercícios 
 
 
A codeína, C18H21NO3, é uma base orgânica fraca. Uma solução 5 x 10
-3 M 
de codeína tem pH de 9,95. Calcular o valor de Kb desta substância. 
Curso:Engenharia Química 
 
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Exercícios 
 
 
O componente ativo na aspirina é o ácido acetilsalicílico, HC9H7O4, 
monoprótico, com Ka = 3,3 x 10
-4, a 25 oC. Qual o pH da solução 
preparada pela dissolução de 2 tabletes de aspirina, cadaqual com 325 mg 
de ácido acetilsalicílico, em 250 mL de água. 
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Equilíbrio Químico (Ácido-Base) 
 
 
Exercícios 
 
 
Explique por que o pH de solução de HNO3 1 x 10-8 M não é 8,0. Calcule o 
pH desta solução. 
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Exercícios 
 
 
A cocaína é base orgânica fraca com fórmula molecular C17H21NO4. Uma 
solução aquosa de cocaína tem o pH 8,53 e a pressão osmótica de 52,7 
torr a 15 oC. Estimar a constante Kb da cocaína. 
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Equilíbrio Químico (Ácido-Base) 
 
 
Exercícios 
 
 
Um aluno preparou uma solução aquosa de ácido butanóico na 
concentração de 0,200 mol/L. Calcule o pH desta solução. Use Ka = 
1,50×10-5 . 
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Exercícios 
 
 
Calcule a porcentagemde ionização e o pH das seguintes soluções: 
 
a) Ácido cianídrico 1,00 M (HCN) ? (Ka = 4,9 x 10−10 para o HCN) 
 
b) Ácido fórmico 0,00100 M (HCO2H) ? (Ka = 1,80 x 10
−4 para o HCO2H). 
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Equilíbrio Químico (Ácido-Base) 
 
 
Exercícios 
 
 
Calcule o pH do H2SO4 (aq) 0,150 M a 25
oC? 
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Exercícios 
 
 
A porcentagem de desprotonação do ácido benzóico em uma solução 
0,110 M é 2,40%. Determine o pH da solução e o Ka do ácido benzóico? 
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Equilíbrio Químico (Ácido-Base) 
 
 
Exercícios 
 
 
Qual é o pH de: 
 
a) HCl 5,0 x 10−3 M; 
 
b) b) HCl 5,0 x 10−8 M; 
 
c) c) HCl 5,0 x 10−10 M? 
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