Aula 8 Equilíbrio Químico

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COLÉGIO NAVAL
MARINHA DO BRASIL
EQUILÍBRIO QUÍMICO I
2º Ten (RM2 – T) THAIS SILVA
2012
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OBJETIVOS
Reconhecer a constante de equilíbrio em termos de concentração, para um sistema homogêneo.
Reconhecer a constante de equilíbrio em termos de pressões parciais, para um sistema homogêneo.
Compreender o deslocamento do equilíbrio químico - Princípio de Le Chatelier.
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TÓPICOS
Constante de equilíbrio em termos de concentração.
Constante de equilíbrio em termos de pressões parciais.
Deslocamento do equilíbrio químico - Princípio de Le Chatelier.
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É a parte da físico-química que estuda as reações reversíveis e as condições para o estabelecimento desta atividade equilibrada.
Reação reversível: é a reação na qual os reagentes se transformam nos produtos, e estes, à medida que se formam, regeneram os reagentes iniciais.
Condições: sistema fechado, temperatura e pressão constantes.
EQUILÍBRIO QUÍMICO
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EQUILÍBRIO QUÍMICO
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aA + bB
velocidade
tempo
REAÇÃO DIRETA E REAÇÃO INVERSA
REAÇÃO DIRETA
REAÇÃO INVERSA
No início da reação a velocidade direta é máxima
Vd = Vi
Neste instante a reação atingiu o equilíbrio químico
No início da reação a velocidade inversa é nula
Vd
Vi
cC + dD
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A medida que a reação avança a velocidade direta vai diminuindo e a inversa aumentando, até o momento em que as duas tornam-se iguais e a velocidade global nula!
vdireta = vinversa
v1 = k1 [A]a [B]b e v2 = k2 [C]c [D]d
Esse momento é chamado de
Equilíbrio Químico.
EQUILÍBRIO QUÍMICO
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Se as duas velocidades (direta e inversa) são iguais ao atingir o equilíbrio, então:
v1 = v2
k1[A]a [B]b = k2[C]c [C]d
isolando os termos semelhantes resulta:
Constante de equilíbrio (Kc): é a constante obtida a partir das concentrações em mol/L das substâncias envolvidas no equilíbrio, quando se aplica a lei de Guldberg-Waage ou lei de ação das massas.
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Constante de Equilíbrio (Kc)
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Algumas reações e as constantes Kc 
(em função de concentrações)
Generalizando
Kc = [Produtos]p / [Reagentes]r
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01) Medidas de concentração para o sistema abaixo, em equilíbrio, a uma certa temperatura forneceram os seguintes resultados:
Determine a constante de equilíbrio da reação nestas condições.
H2(g) + I2(g)
2 HI(g)
EXERCÍCIOS
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02) Foram colocados em um recipiente fechado, de capacidade 2,0 L, 6,5 mol de CO e 5 mol de NO2. À 200°C o equilíbrio foi atingido e verificou-se que haviam sido formados 3,5 mol de CO2. Podemos dizer que o valor de Kc para o equilíbrio dessa reação é:
a) 4,23.
b) 3,84.
c) 2,72.
d) 1,96.
e) 3,72.
início
reage / produz
3,5 
3,5 
3,5 
3,5 
3,0 
1,5 
6,5 
5,0 
3,5 
3,5 
0,0 
0,0 
equilíbrio
EXERCÍCIOS
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EXERCÍCIOS
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03) Os seguintes gráficos representam variáveis de uma reação química:
Os gráficos indicam: 
 
a) No instante t1, a velocidade da reação direta é igual à da inversa. 
b) Após t2, não ocorre reação. 
c) No instante t1, a reação atingiu o equilíbrio. 
d) A curva 4 corresponde à velocidade da reação inversa. 
e) No ponto de intersecção das curvas 3 e 4, a concentração de produtos é igual à de reagentes. 
EXERCÍCIOS
Resposta: d
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04) Na equação a A + b B c C + d D, após atingir o equilíbrio químico, podemos concluir a respeito da constante de equilíbrio que:
 
a) Quanto maior for o valor de Kc, menor será o rendimento da reação direta. 
b) Kc independe da temperatura. 
c) Se as velocidades das reações direta e inversa forem iguais, então K2 = 0. 
d) Kc depende das molaridades iniciais dos reagentes. 
e) Quanto maior for o valor de Kc, maior será a concentração dos produtos. 
EXERCÍCIOS
Resposta: d
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EXERCÍCIOS
06) Em um sistema em equilíbrio, a 25°C, as concentrações de NOCl(g), NO(g) e Cl2(g) são, respectivamente, iguais a 5 mol/L, 5 . 10-5 mol/l e 2 mol/L. Calcule a constante de equilíbrio (Kc), a 25°C, para a seguinte reação:
Resposta: 10
Resposta: 
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Equilíbrio químico em reações gasosas
Considere a formação da amônia, que ocorre em fase gasosa, num balão de volume V, em certa temperatura T sendo que cada gás exerce uma pressão parcial Px
A pressão de cada gás pode ser calculada a partir da expressão: 
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Se a reação ocorrer em fase gasosa a constante de equilíbrio pode ser expressa em função das pressões parciais exercidas pelos componentes gasosos:
P = pressão ; V = volume ; n = número de mols ; T = temperatura (K)
R = constante universal dos gases = 0,082 atm.L/mol.K
Equilíbrio químico em reações gasosas
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EXERCÍCIOS
08) A constante de um sistema em equilíbrio é:
A equação que representa a reação desse 
sistema é:
Resposta: 3,5 atm
Resposta: c
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Cálculo da constante Kc - exemplo
A constante de equilíbrio será:
Kc = [PCl3].[Cl2] / [PCl5] = [2,5].[2,5] / [0,5]
Kc = 12,5 mol/L
		
		PCl5
		PCl3
		Cl2
		Inicio
		3,0
		-
		-
		Reage
		2,5
		-
		-
		Equilíbrio
		0,5
		2,5
		2,5
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Em que:
R = constante universal dos gases = 0,082 atm.L/mol.K
T = temperatura (K)
∆n = n° de mols (produtos) - n° de mols (reagentes)
Relação entre Kc e Kp
Kp = Kc (RT) ∆n
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EXERCÍCIOS
N2(g) + 3 H2(g) 2 NH3(g) 
2CO(g) + O2(g) 2 CO2(g) 
CO + H2O CO2 + H2 
Resposta: 2,73 . 1020
Resposta: 3,5 . 10-7 atm
Resposta: ~ 0,23
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Equilíbrios em reações homogêneas
 São os que ocorrem em reações nas quais todos os reagentes e produtos formam um sistema homogêneo. Isso pode acontecer em sistemas gasosos, como por exemplo:
 Acontece também em soluções: 
 São comuns também em equilíbrios iônicos, em solução:
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Equilíbrios em reações heterogêneas
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Quociente de Equilíbrio (Qc) 
 É a relação entre as concentrações em mol/L dos participantes em qualquer situação, mesmo que o equilíbrio ainda não esteja estabelecido.
É expresso da mesma maneira que a constante de equilíbrio (Kc)
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Quociente de Equilíbrio (Qc) 
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Deslocamento do equilíbrio químico 
(Princípio de Le Chatelier ou equilíbrio móvel)
Os agentes externos que podem deslocar o estado de equilíbrio são:
1. variações nas concentrações de reagentes ou produtos;
2. variações na temperatura;
3. variações na pressão total.
“Quando um agente externo atua sobre uma reação em equilíbrio, o mesmo se deslocará no sentido de diminuir os efeitos causados pelo agente externo”.
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1 - Influência das variações nas concentrações
A adição de um componente (reagente ou produto) irá deslocar o equilíbrio no sentido de consumí-lo.
A remoção de um componente (reagente ou produto) irá deslocar o equilíbrio no sentido de regenerá-lo.
As variações nas concentrações de reagentes e/ou produtos não modificam a constante Kc ou Kp.
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Na reação de síntese da amônia
N2(g) + 3 H2(g) 2 NH3(g)
I - adicionando N2 ou H2 o equilíbrio desloca-se no sentido de formar NH3 ( ) ; 
II - removendo-se NH3 o equilíbrio desloca-se no sentido de regenerá-la ( ).
1 - Influência das variações nas concentrações
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Um aumento na temperatura (incremento de energia) favorece a reação no sentido endotérmico.
Uma diminuição na temperatura (remoção de energia) favorece a reação no sentido exotérmico.
A mudança na temperatura é o único fator que altera o valor da constante de equilíbrio (Kc ou Kp). 
- para reações exotérmicas: T  Kc 
- para reações endotérmicas: T  Kc 
2 - Influência das variações na temperatura
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A síntese da amônia é exotérmica:
N2 + 3 H2 2 NH3 H = - 17 kcal/molI - um aumento na temperatura favorece o sentido endotérmico ( );
II - um resfriamento (diminuição na temperatura favorece a síntese da amônia, ou seja, o sentido direto ( ).
Portanto, na produção de amônia o reator deve estar permanentemente resfriado !
2 - Influência das variações na temperatura
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Um aumento na pressão total (redução de volume) desloca o equilíbrio no sentido do menor número de mols gasosos.
Uma diminuição na pressão total (aumento de volume) desloca o equilíbrio no sentido do maior número de mols gasosos.
As variações de pressão somente afetarão os equilíbrios que apresentam componentes gasosos, nos quais a diferença de mols gasosos entre reagentes e produtos seja diferente de zero (ngases  0).
3 - Influência das variações na pressão total
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Na síntese da amônia ocorre diminuição no número de mols gasosos (ngases = - 2)
N2(g) + 3 H2(g) 2 NH3(g) 
I - um aumento na pressão desloca o equilíbrio no sentido direto, menor no de mols ( );
II - uma redução de pressão desloca o equilíbrio no sentido inverso, maior no de mols ( ).
Se a diferença de mols gasosos for nula as variações de pressão não deslocam o equilíbrio.
3 - Influência das variações na pressão total
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N2O4 (g) 2 NO2(g)
Em geral, um aumento de pressão (diminuição no volume) favorece a reação em que há uma diminuição do número total de moles de gases (reação inversa, neste caso)
Uma diminuição da pressão (aumento no volume) favorece a reação em que há uma aumento do número total de moles de gases neste caso, a reação direta).
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4 - Influência do catalisador
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12) O nitrogênio (N2) reage com oxigênio (O2) produzindo o monóxido de nitrogênio (NO), um poluente atmosférico, de acordo com a equação:
Para diminuirmos a quantidade desse poluente, o que devemos fazer?
a) Aumentar a temperatura. b) Diminuir a temperatura.
c) Aumentar a pressão. d) Adicionar o oxigênio.
Resumo
Resposta: b
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EXERCÍCIOS
Resposta: b
Resposta: d
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EXERCÍCIOS
Resposta: a
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