Aula 5 7 físico química

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FÍSICO-QUÍMICA
EQUILÍBRIO QUÍMICO
➢ Equilíbrio estático X Equilíbrio Dinâmico
Equilíbrio estático - Ocorre quando se coloca 2 pesos iguais em
uma balança de pratos. Os pratos com massas iguais ficam
“equilibrados” e a balança fica imóvel.
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EQUILÍBRIO QUÍMICO
➢ Equilíbrio estático X Equilíbrio Dinâmico
Equilíbrio Dinâmico – reações químicas reversíveis - estão
constantemente em movimento (tanto os reagentes quanto os
produtos são consumidos e formados simultaneamente)
N2(g) + 3 H2(g) ↔ 2 NH3(g)
Equilíbrio Dinâmico = Equilíbrio Químico
EQUILÍBRIO QUÍMICO
➢ Utilizando o exemplo do slide anterior:
N2(g) + 3 H2(g) ↔ 2 NH3(g)
Se essa reação fosse irreversível, ocorrendo apenas no sentido
de formação da amônia:
1 mol de N2(g) e 3 mol de H2(g) produziriam 2 mol de NH3(g)
Porém, não é isso o que ocorre na realidade, a quantidade de
amônia obtida experimentalmente é sempre menor que essa
proporção.
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EQUILÍBRIO QUÍMICO
➢ Utilizando o exemplo do slide anterior:
N2(g) + 3 H2(g) ↔ 2 NH3(g)
▪ A reação direta (→) ocorre no sentido de formação dos produtos,
para a direita;
▪ A reação inversa (←) ocorre no sentido de formação dos
reagentes, para a esquerda.
Quando a taxa de desenvolvimento (velocidade) de formação da
amônia for igual à taxa de desenvolvimento de formação dos gases
nitrogênio e hidrogênio, a reação está em equilíbrio químico.
N2(g) + 3 H2(g) 2 NH3(g)
EQUILÍBRIO QUÍMICO
➢ Utilizando o exemplo do slide anterior:
N2(g) + 3 H2(g) ↔ 2 NH3(g)
▪ A reação direta (→) ocorre no sentido de formação dos produtos, para a
direita;
▪ A reação inversa (←) ocorre no sentido de formação dos reagentes, para
a esquerda.
Quando a taxa de desenvolvimento (velocidade) de formação da amônia for
igual à taxa de desenvolvimento de formação dos gases nitrogênio e
hidrogênio, a reação está em equilíbrio químico.
N2(g) + 3 H2(g) 2 NH3(g)
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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. A + B C + D
EQUILÍBRIO QUÍMICO
➢ Tipos de equilíbrio químico
✓ Equilíbrio químico homogêneo – envolve apenas 1 fase:
▪ Todas as substâncias envolvidas no equilíbrio se encontram no mesmo
estado físico
✓ Equilíbrio químico heterogêneo – envolve mais de 1 fase:
▪ As substâncias envolvidas no equilíbrio estão em mais de uma fase
(estados físicos diferentes)
N2(g) + 3 H2(g) ↔ 2 NH3(g)
Ni(s) + 4CO(g) ↔ Ni(CO)4(g)
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EQUILÍBRIO QUÍMICO
✓ As reações direta e inversa ocorrem simultaneamente (equilíbrio químico é
dinâmico)
✓ A velocidade da reação direta é igual à velocidade da reação inversa
A + B C + D
EQUILÍBRIO QUÍMICO
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EQUILÍBRIO QUÍMICO
➢ Lei da Ação das Massas - Quociente da Reação – Qc
É um quociente que tem como NUMERADOR o produto das
concentrações dos produtos da reação e, como DENOMINADOR, o
produto das concentrações dos reagentes
aA + bB cC + dD
Qc
EQUILÍBRIO QUÍMICO
➢ Exemplos de expressões da lei das ações das massas
2HI (g) H2(g) + I2 (g)
𝑄𝑐 =
𝐻2 𝐼2
𝐻𝐼 2
2NO (g) + O2 2NO2(g)
𝑄𝑐 =
ሾ𝑁𝑂2]
2
]𝑁𝑂 2ሾ𝑂2
N2O4 (g) 2NO2(g)
𝑄𝑐 =
ሾ𝑁𝑂2]
2
𝑁2𝑂4
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EQUILÍBRIO QUÍMICO
➢ Constante de Equilíbrio
As constantes de equilíbrio, representadas por K, são
determinadas a partir de dados experimentais (a uma dada
Temperatura)
K = [produtos]/[reagentes]
Kc – em função da concentração 
das substâncias (Molaridade)
EQUILÍBRIO QUÍMICO
➢ Relação entre Qc e Kc
✓ Qc < Kc - significa que a reação ainda não terminou e deverá ainda
formar os produtos e consumir os reagentes até atingir o equilíbrio.
✓ Qc > Kc - significa que a reação passou do ponto de equilíbrio e
tenderá a consumir os produtos e formar os reagentes.
✓ Qc ≅ Kc - significa que a reação está próxima do equilíbrio. 
Qc = KcNo equilíbrio:
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EQUILÍBRIO QUÍMICO
➢ Exercício: Uma mistura de hidrogênio e iodo foi introduzida em um
reator aquecido a 500 K para formar iodeto de hidrogênio. Após um
determinado tempo, uma análise da mistura reacional mostrou a
seguinte composição 5,0 x 10-3 mol/L de H2; 2,5 x 10
-3 I2 e 2,0 x 10
-2 de
HI. Considerando Kc = 160 a 500 K, a mistura reacional está em
equilíbrio?
H2(g) + I2 (g) 2HI (g)
𝐻2 = 5,0 𝑥 10
−3𝑚𝑜𝑙/𝐿 I2 = 2,5 𝑥 10
−3𝑚𝑜𝑙/𝐿 𝐻𝐼 = 2,0 𝑥 10−2𝑚𝑜𝑙/𝐿
𝐾𝑐 = 160 T= 500K
EQUILÍBRIO QUÍMICO
➢ Exercício cont.
H2(g) + I2 (g) 2HI (g)
𝐻2 = 5,0 𝑥 10
−3𝑚𝑜𝑙/𝐿 I2 = 2,5 𝑥 10
−3𝑚𝑜𝑙/𝐿 𝐻𝐼 = 2,0 𝑥 10−2𝑚𝑜𝑙/𝐿
𝐾𝑐 = 160 T= 500K
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✓ Qc < Kc - significa que a reação ainda não terminou e deverá ainda
formar os produtos e consumir os reagentes até atingir o equilíbrio - Irá
consumir hidrogênio e iodo e formar mais iodeto de hidrogênio.
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EQUILÍBRIO QUÍMICO
➢ Através da Constante de Equilíbrio é possível determinar que
concentrações as espécies teriam quando o equilíbrio tivesse sido
atingido.
➢ Ex: reação de decomposição do pentacloreto de fósforo. Para essa
reação, a 250ºC, Kc vale 1,8. Suponha que 1,5 mol de PCl5 foi colocado
em um recipiente de 500 mL. Quais seriam as concentrações dos
reagentes e dos produtos, em mol/L. Qual seria a composição da
mistura quando o sistema tiver entrado em equilíbrio?
PCl5 PCl3 + Cl2
Kc = 1,8 [PCl5]= 1,5 mol em 500 mL T = 250ºC
EQUILÍBRIO QUÍMICO
PCl5 PCl3 + Cl2
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EQUILÍBRIO QUÍMICO
PCl5 PCl3 + Cl2
➢ X = 1,59
➢ X = - 3,39
[PCl5] = 3,00 – x = 3,00 – 1,59 = 1,41 mol/L 
[PCl3] = x = 1,59 mol/L; [Cl2] = x = 1,59 mol/L 
➢ No equilíbrio vamos ter:
EQUILÍBRIO QUÍMICO
➢ Constante de Equilíbrio
Kc – em função da concentração das 
substâncias (Molaridade)
Para os gases, também se pode escrever a expressão da lei de
equilíbrio químico, em termos de pressões parciais. Para o equilíbrio:
A(g) + B(g) C(g) + D(g)
𝐾𝑝 =
𝑃𝐶
𝑐𝑃𝐷
𝑑
𝑃𝐴
𝑎𝑃𝐵
𝑏
Kp – em função das pressões parciais das 
substâncias
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EQUILÍBRIO QUÍMICO
➢ Constante de Equilíbrio
Para os gases ideais:PV = nRT 𝑃 =
𝑛𝑅𝑇
𝑉
𝐾𝑝 =
𝑃𝐶
𝑐𝑃𝐷
𝑑
𝑃𝐴
𝑎𝑃𝐵
𝑏
Substituindo a pressão na fórmula ao lado...
𝐾𝑝 =
𝑛𝐶𝑅𝑇
𝑉
𝑐 𝑛𝐷𝑅𝑇
𝑉
𝑛𝐴𝑅𝑇
𝑉
𝑎 𝑛𝐵𝑅𝑇
𝑉
𝑏
𝑑
=
𝑛𝐶
𝑉
𝑐 𝑛𝐷
𝑉
𝑑
𝑛𝐴
𝑉
𝑎 𝑛𝐵
𝑉
𝑏 𝑅𝑇 𝑐 + 𝑑 − 𝑎 + 𝑏
𝑛
𝑉
= Concentração molar 𝑐 + 𝑑 − 𝑎 + 𝑏 = 𝑣𝑎𝑟𝑖𝑎çã𝑜 𝑑𝑜 𝑛º 𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠
EQUILÍBRIO QUÍMICO
➢ Constante de Equilíbrio
Para os gases ideais:
𝐾𝑝 =
𝐶 𝑐 𝐷 𝑑
𝐴 𝑎 𝐵 𝑏
𝑅𝑇 ∆𝑛𝑔𝑎𝑠
𝐾𝑝 = 𝐾𝑐 𝑅𝑇
∆𝑛𝑔𝑎𝑠
𝐾𝑝 =
𝑛𝐶𝑅𝑇
𝑉
𝑐 𝑛𝐷𝑅𝑇
𝑉
𝑛𝐴𝑅𝑇
𝑉
𝑎 𝑛𝐵𝑅𝑇
𝑉
𝑏
𝑑
=
𝑛𝐶
𝑉
𝑐 𝑛𝐷
𝑉
𝑑
𝑛𝐴
𝑉
𝑎 𝑛𝐵
𝑉
𝑏 𝑅𝑇 𝑐 + 𝑑 − 𝑎 + 𝑏
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EQUILÍBRIO QUÍMICO
➢ Exercício: Para o equilíbrio
𝐾𝑝 = 𝐾𝑐 𝑅𝑇
∆𝑛𝑔𝑎𝑠
2NOCl(g) 2NO(g) + Cl2 (g)
Kc = 3,75 x 10-6 a 796ºC Kp = ?
∆𝑛𝑔𝑎𝑠= 2+ 1 − 2 = 1
𝐾𝑝 = 3,75 x 10−6 0,082 𝑥 1069,15
1
𝐾𝑝 = 3,29 x 10−
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