Equilíbrio químico

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EQUILÍBRIO QUÍMICO 
Universidade Federal do rio Grande do Norte 
Centro de Ciências Exatas e da Terra 
Instituto de Química 
Profa. Ana Cristina Brito 
EQUILÍBRIO QUÍMICO 
• O equilíbrio é um estado em que não se observa variação da 
concentração com tempo 
• O equilíbrio é um Alcançado quando: 
 a) a velocidade da reação direta e inversa são iguais 
 b) A concentração dos reagentes e produtos permanece constante. 
 
Equilíbrio físico 
H2O (l) 
Equilíbrio químico 
N2O4 (g) 
H2O (g) 
2NO2 (g) 
EQUILÍBRIO QUÍMICO 
Observe a seguinte reação: 
N2O4(g) 2NO2(g) 
EQUILÍBRIO QUÍMICO 
Observe a seguinte reação: 
N2O4(g) 2NO2(g) 
Concentração 
inicial (M) 
Concentração 
Equilíbrio (M) 
Razão entre as 
concentrações no 
equilíbrio 
constante 
EQUILÍBRIO QUÍMICO 
Observe a seguinte reação: 
N2O4(g) 2NO2(g) 
NO2 N2O4 NO2 e N2O4 
equilibrio 
equilibrio 
equilibrio 
EQUILÍBRIO QUÍMICO 
N2O4 (g) 2NO2 (g) 
= 4.63 x 10-3 K = 
[NO2]
2 
[N2O4] 
aA + bB cC + dD 
K = 
[C]c[D]d 
[A]a[B]b 
K >> 1 
K << 1 
Lado direito Formação de produtos 
Lado esquerdo Formação de reagentes 
O equilíbrio se deslocará quando: 
EQUILÍBRIO QUÍMICO 
EQUILÍBRIO QUÍMICO 
O equilíbrio homogêneo se aplica a reações cujas 
espécies se encontram na mesma fase. 
Kc = 
[NO2]
2 
[N2O4] 
Kp = 
NO2 
P2 
N2O4 
P 
Na maioria dos casos: 
 Kc  Kp 
aA (g) + bB (g) cC (g) + dD (g) 
Kp = Kc(RT)
Dn 
Dn = no de moles de gases produtos – no moles de gases reagentes 
= (c + d) – (a + b) 
N2O4 (g) 2NO2 (g) 
EQUILÍBRIO QUÍMICO 
CH3COOH (ac) + H2O (l) CH3COO
- (ac) + H3O
+ (ac) 
Kc = ‘ 
[CH3COO
-][H3O
+] 
[CH3COOH][H2O] 
[H2O] = constante 
Kc = 
[CH3COO
-][H3O
+] 
[CH3COOH] 
Não se utiliza unidades para a constante de 
equilíbrio. 
EQUILÍBRIO QUÍMICO 
Exercício: A concentração de equilíbrio para a reação entre 
monóxido de carbono e cloro molecular para dar COCl2 (g) a 74
0C 
é [CO] = 0,012 M, [Cl2] = 0,054 M, e [COCl2] = 0,14 M. Calcule a 
constantes de equilíbrio Kc e Kp. 
CO (g) + Cl2 (g) COCl2 (g) 
Kc = 
[COCl2] 
[CO][Cl2] 
= 
0.14 
0.012 x 0.054 
= 220 
Kp = Kc(RT)
Dn 
Dn = 1 – 2 = -1 R = 0.0821 T = 273 + 74 = 347 K 
Kp = 220 x (0.0821 x 347)
-1 = 7.7 
EQUILÍBRIO QUÍMICO 
O Equilíbrio heterogêneo é aplicado a reações em que os 
produtos e reagentes se encontram em diferentes fases. 
CaCO3 (s) CaO (s) + CO2 (g) 
Kc = ‘ 
[CaO][CO2] 
[CaCO3] 
[CaCO3] = constante 
[CaO] = constante 
Kc = [CO2] 
Kp = PCO 2 
A concentração de sólidos e líquidos puros é sua 
densidade dividida pela massa molar, desta forma as 
concentrações são sempre constantes. 
EQUILÍBRIO QUÍMICO 
PCO 2 = Kp 
CaCO3 (s) CaO (s) + CO2 (g) 
PCO 2 não depende das quantidades de CaCO3 e CaO 
EQUILÍBRIO QUÍMICO 
Exercício: Considere o equilíbrio a 295 K: 
 
 
A pressão parcial de cada gás é de 0,265 atm. Calcular Kp 
e Kc para a reação. 
Kp = P NH3 H2S 
P = 0.265 x 0.265 = 0.0702 
Kp = Kc(RT)
Dn 
Kc = Kp(RT)
-Dn 
Dn = 2 – 0 = 2 T = 295 K 
Kc = 0.0702 x (0.0821 x 295)
-2 = 1.20 x 10-4 
NH4HS (s) NH3 (g) + H2S (g) 
EQUILÍBRIO QUÍMICO 
 Se uma reação pode ser expressa como o somatório 
de duas ou mais reações, Keq da reação global 
corresponde ao produto das constantes de equilíbrio das 
reações individuais. 
A + B C + D 
C + D E + F 
A + B E + F 
Kc = ‘ 
[C][D] 
[A][B] 
Kc = ‘ ‘ 
[E][F] 
[C][D] 
[E][F] 
[A][B] 
Kc = 
Kc ‘ 
Kc ‘ ‘ 
Kc 
Kc = Kc ‘ ‘ Kc ‘ x 
EQUILÍBRIO QUÍMICO 
Para uma reação reversível: 
N2O4 (g) 2NO2 (g) 
= 4.63 x 10-3 K = 
[NO2]
2 
[N2O4] 
2NO2 (g) N2O4 (g) 
K = 
[N2O4] 
[NO2]
2 
‘ = 
1 
K 
= 216 
EQUILÍBRIO QUÍMICO E CINÉTICA QUÍMICA 
A + 2B AB2 
kf 
kr 
velocidadef = kf [A][B]
2 
velocidader = kr [AB2]
 
No Equilíbrio 
velocidadef = velocidader 
kf [A][B]
2 = kr [AB2] 
kf 
kr 
[AB2] 
[A][B]2 
= Kc = 
EQUILÍBRIO QUÍMICO E CINÉTICA QUÍMICA 
Quociente de reacional (Qc) se calcula substituindo as 
concentrações iniciai dos reagentes e produtos na expressão de 
equilíbrio (Kc). 
SE 
• Qc > Kc o sistema se desloca da direita para esquerda para prox. 
do equilíbrio 
• Qc = Kc O sistema encontra-se em equilíbrio 
• Qc < Kc o sistema se desloca da esquerda para direita. 
EQUILÍBRIO QUÍMICO E CINÉTICA QUÍMICA 
Quociente de reacional (Qc) se calcula substituindo as 
concentrações iniciai dos reagentes e produtos na expressão de 
equilíbrio (Kc). 
EQUILÍBRIO QUÍMICO 
Exercício: A 448 oC a constante de equilíbrio, Kp, para a 
reação: 
 
é 51. Determine como a reação prosseguirá para atingir o 
equilíbrio a 448 oC se começarmos com 2,0 x 10-2 mol de 
HI, 1,0 x 10-2 mol de H2 e 3,0 x 10
-2 mol de I2 em um 
recipiente de 2,0 L. 
𝐻2 (𝑔) + 𝐼2 (𝑔) ⇆ 2𝐻𝐼(𝑔) 
Resolvendo: Pode-se determinar as pressões parciais: 
PV =nRT 
𝑃𝐻𝐼 = 
𝑛𝐻𝐼𝑅𝑇
𝑉
= 
2,0 𝑥 10−2𝑚𝑜𝑙 0,0821 𝐿.
𝑎𝑡𝑚
𝑚𝑜𝑙 (721 𝑘)
2,00 𝐿
 = 0,592 𝑎𝑡𝑚 
𝑃𝐻2 = 
𝑛𝐻𝐼𝑅𝑇
𝑉
= 
1,0 𝑥 10−2𝑚𝑜𝑙 0,0821 𝐿.
𝑎𝑡𝑚
𝑚𝑜𝑙 (721 𝑘)
2,00 𝐿
 = 0,296 𝑎𝑡𝑚 
EQUILÍBRIO QUÍMICO 
𝑃𝐼2 = 
𝑛𝐻𝐼𝑅𝑇
𝑉
= 
3,0 𝑥 10−2𝑚𝑜𝑙 0,0821 𝐿.
𝑎𝑡𝑚
𝑚𝑜𝑙 (721 𝑘)
2,00 𝐿
 = 0,888 𝑎𝑡𝑚 
𝑄 = 
𝑛𝐻𝐼𝑅𝑇
𝑉
= 
1,0 𝑥 10−2𝑚𝑜𝑙 0,0821 𝐿.
𝑎𝑡𝑚
𝑚𝑜𝑙 (721 𝑘)
2,00 𝐿
 = 0,296 𝑎𝑡𝑚 
𝑄 = 
(𝑃𝐻𝐼)
2
𝑃𝐻2. 𝑃𝐼2
= 
(0,592)2
0,296 𝑥 (0,888)
 = 1,3 
Substituindo os valores: 
Como Q é menor Keq a pressão parcial de HI deve  e as 
pressões parciais de HI e I devem  para que o equilíbrio seja 
atingido (reação prosseguirá dos reagentes para o produto) 
EQUILÍBRIO QUÍMICO – PRINCIPIO DE LE CHATELIER 
• Considere a produção de amônia 
 
 
• À medida que a pressão aumenta, a quantidade de amônia 
presente no equilíbrio aumenta. 
• À medida que a temperatura diminui, a quantidade de 
amônia no equilíbrio aumenta. 
• Isso pode ser previsto? 
N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g)
O Princípio de Le Châtelier: se um sistema em equilíbrio é 
perturbado, o sistema se deslocará de tal forma que a 
perturbação seja neutralizada. 
EQUILÍBRIO QUÍMICO – PRINCIPIO DE LE CHATELIER 
• Variação da concentração 
Variação Evolução do equilíbrio 
Aumento da concentração de produto(s) Desloca para reagentes 
Diminuição na concentração de produto(s) Desloca para produtos 
Diminuição na concentração de reagente(s) 
Aumento da concentração de reagentes(s) 
aA + bB cC + dD 
Adição / Retirada 
Adição / Retirada 
 Desloca para produtos 
Desloca para reagentes 
EQUILÍBRIO QUÍMICO – PRINCIPIO DE LE CHATELIER 
• Variação da pressão e do volume 
A (g) + B (g) C (g) 
Variação Evolução do equilíbrio 
Aumento de pressão Desloca para o lado com menor no de moles gás 
Diminuição da pressão Desloca para o lado com maior no de moles gás 
Diminuição de volume 
Aumento de volume Desloca para o lado com maior no de moles gás 
Desloca para o lado com menor node moles gás 
Atenção: Em uma reação com a mesma quantidade de matéria de produtos e reagentes 
gasosos, a pressão não tem nenhum efeito. 
EQUILÍBRIO QUÍMICO – PRINCIPIO DE LE CHATELIER 
 A constante de equilíbrio depende da temperatura; 
 
 Para uma reação endotérmica, DH > 0 e o calor pode ser 
considerado um reagente; 
 
 
 Para uma reação exotérmica, DH < 0 e o calor pode ser 
considerado um produto; 
• Variações de temperatura 
Reagentes + calor Produtos 
Reagentes Produtos + + calor 
EQUILÍBRIO QUÍMICO – PRINCIPIO DE LE CHATELIER 
• Variações de temperatura 
Variação Reação Exotérmica 
Aumento de temperatura K diminui 
Diminuição de temperatura K aumenta 
Reação Endotérmica 
K aumenta 
K diminui 
Frio Quente 
N2O4 (g) 2NO2 (g) 
EQUILÍBRIO QUÍMICO – PRINCIPIO DE LE CHATELIER 
 Para a reação: 
• Variações de temperatura 
Cr(H2O)6
2+(aq) + 4Cl-(aq) CoCl4
2-(aq) + 6H2O(l)
 adição de calor favorece qual sentido da reação? 
rosa claro azul DH > 0 
Reação endotérmica (DH= +) 
Resposta: a reação direta, neste caso, a formação de CoCl4
2- azul. 
EQUILÍBRIO QUÍMICO – PRINCIPIO DE LE CHATELIER 
Cr(H2O)6
2+(aq) + 4Cl-(aq) CoCl4
2-(aq) + 6H2O(l)
rosa claro azul DH > 0 
EQUILÍBRIO QUÍMICO – PRINCIPIO DE LE CHATELIER 
Sem catalizador Com catalizador 
O catalizador diminui Ea conjuntamente para as reações direta e inversa 
O catalizador não modifica a constante nem a posição de equilíbrio 
• Adição de um Catalizador: 
• não altera o valor de K 
• não modifica a posição de equilíbrio do sistema 
• o sistema alcança o equilíbrio mis rapidamente 
EQUILÍBRIO QUÍMICO – PRINCIPIO DE LE CHATELIER 
Variação Ponto de equilíbrio 
Variação da constante 
de equilíbrio 
Concentração desloca não 
Pressão desloca não 
Volume desloca não 
Temperatura desloca sim 
Catalizador Não desloca não 
• Resumindo os fatores que afetam o equilíbrio: 
EQUILÍBRIO QUÍMICO – PRINCIPIO DE LE CHATELIER 
Exercício: Considere o equilíbrio: 
 
 
Qual sentido o equilíbrio se deslocará quando cada uma das 
seguintes variações for feita no sistema no equilíbrio: 
a) Adição de N2O4; 
b) Remoção de NO2; 
c) Aumento da pressão; 
d) Aumento do volume; 
e) Diminuição da temperatura. 
N2O4 (g) 2NO2 (g) DH = 58,0 kJ/mol 
Desloca no sentido dos produtos 
Desloca no sentido dos produtos 
Desloca no sentido dos reagentes (menor no de moléculas) 
Desloca no sentido dos produtos 
Desloca no sentido dos Reagentes 
Reação endotérmica: Reagentes + calor → Produtos 
EQUILÍBRIO QUÍMICO