Equilibrio Quimico

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EQUILÍBRIO QUÍMICO
QUÍMICA GERAL II
PROF. LETICIA
AULA 6
DEFINIÇÃO
Um equilíbrio químico e a situação em que a proporção entre as quantidades de reagentes e produtos em uma reação química se mantem constante ao longo do tempo.
Características
A existência de um equilíbrio químico dinâmico significa que a reação química nem sempre caminha para um final; ao invés disto, alguns reagentes e produtos coexistem no sistema.
Este equilíbrio dinâmico é um estado em que parece que nada está ocorrendo, porém é um estado no qual reações químicas estão ocorrendo e frequentemente em velocidades rápidas.
Características
De qualquer modo, um ponto importante a ser lembrado é que no nível molecular as espécies reagentes (átomos, moléculas ou íons) ainda estão formando produtos, e espécies de produtos estão retornando para os reagentes.
Assim que há formação de produto, a reação no sentido inverso começa a acontecer.
 
Características
Características
Conforme o sentido da reação, as mesmas podem ser classificadas em irreversíveis ou reversíveis. 
Nas reações irreversíveis as substâncias que atuam como reagentes se transformam em produtos da reação e entre os mesmos não existe nenhuma afinidade, e a reação não tem retorno, nem um equilíbrio é estabelecido, isto é, não é reversível.
Exemplo: 
Uma reação reversível e a da produção da amônia (NH3), a partir do gás hidrogênio (H2) e do gás nitrogênio (N2) que faz parte do Processo de Haber:
A constante de equilíbrio K
Equilíbrio Químico e Termodinâmica
Quando se diz que o sistema está em estado de equilíbrio, isto quer dizer que o sistema está em estado de “descanso”, e processos dinâmicos ocorrem continuamente, isto é, as velocidades no sentido direto e inverso são iguais, as quais asseguram que a composição total do sistema não se altera.
 A primeira e segunda lei da termodinâmica indica que um sistema tende a caminhar para um estado de mínima energia e máxima entropia. Estas condições devem ser, portanto satisfeitas para um sistema atingir o equilíbrio.
Equilíbrio Químico e Termodinâmica
Devemos perceber que uma mistura reacional tem uma tendência espontânea a evoluir no sentido da diminuição da energia livre de Gibbs. O estado de equilíbrio corresponde a um valor mínimo para G.
A espontaneidade de um processo pode ser avaliada através da variação da energia livre que acompanha o processo.
ΔG = ΔH - TΔS
Equilíbrio Químico e Termodinâmica
ΔG = ΔH - TΔS
Se |ΔS| > |ΔH|
Se |ΔS| < |ΔH|
Equilíbrio Químico e Termodinâmica
 Em relação ao valor de ΔG, temos 3 possibilidades:
ΔG < 0 : processo espontâneo
ΔG = 0: processo em equilíbrio
ΔG > 0 : processo não espontâneo
a figura mostra como varia a energia livre em função da composição da mistura de reação
Equilíbrio Químico e Cinética
Consideremos uma reação elementar do tipo:
A velocidade da reação direta v1, é função das concentrações dos reagentes A e B na mistura reacional:
 A velocidade da reação inversa v2, por sua vez, é função das concentrações dos produtos C e D na mistura reacional:
Equilíbrio Químico e Cinética
 k1 e k2 são as constantes de velocidade das reações direta e inversa, respectivamente. Essas constantes variam apenas com a temperatura e podem ser expressas em função dessa variável pela equação de Arrhenius:
Em que:
A = fator pré-exponencial da equação da Arrhenius, 
Ea= energia de ativação da reação (J/mol), 
R = constante dos gases 
T = temperatura absoluta (K).
Equilíbrio Químico e Cinética
No equilíbrio as velocidades da reação direta e da reação inversa se igualam (v1= v2) e teremos: 
A constante de equilíbrio para a reação inversa é:
Quociente de uma reação química (Qc)
Expressa-se o quociente da reação de forma igual a expressão da constante de equilíbrio, porem para pressões parciais ou concentrações dos reagentes e produtos fora do sistema em equilíbrio.
Se Q < K : reação esta ocorrendo em direção a formação dos produtos.
Se Q > K: então a reação esta ocorrendo no sentido inverso, isto e para os reagentes.
Se Q = K: a reação esta em equilíbrio, usamos K no lugar de Q.
Observação
Quando o sistema e gasoso (a relação ente Kc e Kp se torna:
 Kp = Kc (RT)Δn 
Em que 
Δn = variação do n° de mols na reação balanceada
Direção da extensão da reação
Princípio de Le Chatelier
Quando um sistema em equilíbrio “dinâmico” é perturbado, o equilíbrio tende a se ajustar para diminuir o efeito da perturbação.
Fatores que deslocam o equilíbrio
Mudanças na composição de reagentes ou produtos
 Pressão
Temperatura 
 Catalisador
1) Composição
Adição de um constituinte
Remoção de um constituinte
2) Pressão: só em sistemas cujos componentes estão no estado gasoso
Outro Exemplo
Quando abrimos a válvula de conexão entre o reator e o cilindro de argônio, a pressão no reator será aumentada devido ao aumento na quantidade de matéria gasosa presente. Nesse caso a pressão do sistema é aumentada sem que haja variação do volume e o equilíbrio químico não será afetado.
3) Temperatura
para toda reação reversível, caso a reação direta seja exotérmica a reação inversa será endotérmica, e vice-versa.
 T desloca o equilíbrio no sentido ENDO e vice-versa
4) Catalisador
A adição de catalisadores a um sistema em equilíbrio, não afetará a composição de equilíbrio. Porém, a adição fará que um sistema atinja o estado de equilíbrio mais rapidamente.
	EQUILÍBRIO IÔNICO NA ÁGUA
A água sofre uma reação chamada autoionização. Ela ocorre em pequena escala, pois a cada 500 milhões de moléculas, apenas 1 sofre ionização. A reação é:
Kc (constante de equilíbrio), pode ser expressa por:
	EQUILÍBRIO IÔNICO NA ÁGUA
Cálculo de pH e pOH
Escala de pH e POH