Equilíbrio em transformações químicas

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EQUILÍBRIO QUÍMICO 
 
 
1. Reversibilidade das Transformações Físicas e Químicas 
 
 
Quando se misturam espécies químicas capazes de reagir, em 
proporções estequiométricas, duas situações podem acontecer: 
 
(a) A reacção dá-se, gastando-se totalmente os reagentes, isto 
é ocorre uma conversão total destes em produtos. 
 
Diz-se que a reacção é completa ou irreversível. 
O rendimento foi de 100%. 
 
Por exemplo a combustão do gás natural: 
 
CH4(g) + 2O2(g) CO2(g) + H2O(g) 
 
 
 
(b) A reacção dá-se sem que os reagentes se convertam 
totalmente nos produtos da reacção. 
 
As concentrações dos reagentes diminuem à medida que a 
reacção progride, até que, decorrido um certo tempo, 
atingem um valor que daí em diante se mantém constante. 
 
Neste caso a reacção diz-se incompleta ou reversível. 
 
Por exemplo: 
 
H2(g) + I2(g) 2HI(g) 
 
 
Ou, 
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Na sublimação do iodo: 
 
Coloca-se um pouco iodo, em palhetas, num balão 
volumétrico. Rolha-se este e mergulha-se em água morna. 
 
Nota-se o aparecimento de uns vapores violeta, corres-
pondentes ao iodo gasoso. 
 
Ocorreu a transformação: 
 
I2(s) à I2(g) 
 
À medida que se vai dando a sublimação, a intensidade da 
cor violeta dos vapores aumenta. Estabilizando passado 
algum tempo. 
 
Se o balão estiver bem fechado o vapor de iodo começa a 
sofrer a reacção oposta, ou seja: 
 
I2(g) à I2(s) 
 
Ao fim de algum tempo, o sistema atinge o equilíbrio. Ou 
seja, a velocidade da reacção directa é igual à velocidade 
da reacção inversa. 
 
I2(s) I2(g) 
 
 
As transformações de equilíbrio representam-se por dupla 
seta ( ); e como não conduzem ao esgotamento dos 
reagentes dizem-se incompletas ou reversíveis. 
 
 
 
 
 
 
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2. Noção de Sistema: 
 
 Meio exterior 
SISTEMA 
Meio exterior 
 
 
Sistemas (quanto à sua relação com o meio exterior): 
 
· Sistemas Abertos: Sistemas em que há trocas de 
energia e de matéria com o exterior, por exemplo a 
evaporação da água num recipiente aberto. 
 
· Sistemas Fechados: Sistemas em que há troca de 
energia, mas não de matéria, por exemplo uma reacção 
química que ocorra em recipiente fechado. 
 
· Sistemas Isolados: Sistemas em que não há trocas de 
energia nem de matéria para o exterior, é exemplo, 
por aproximação, uma garrafa termo. 
 
 
 
 
 
Sistemas (quanto à sua composição): 
 
· Sistema Homogéneo: sistema constituído por uma 
única fase, por exemplo o ar ou uma solução aquosa 
de cloreto de sódio (não saturada). 
 
· Sistema Heterogéneo: sistema constituído por duas 
ou mais fases, por exemplo azeite e água. 
 
Entende-se por fase: 
Uma porção de matéria homogénea e fisicamente distinta, com 
limites bem definidos. 
 
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3. Equilíbrio Dinâmico: 
 
 
Nos sistemas fechados podem ocorrer reacções reversíveis. Após algum 
tempo de reacção estabelece-se um equilíbrio dinâmico, no qual as duas 
reacções opostas ocorrem a igual velocidade. 
 
Por exemplo: 
 
Misturando azoto com hidrogénio, em determinadas condições, forma-se 
amoníaco. 
 
N2(g) + 3H2(g) à 2NH3(g) 
 
No entanto, o amoníaco pode decompor-se, a elevadas temperaturas, para 
produzir azoto e hidrogénio: 
 
2NH3(g) à N2(g) + 3H2(g) 
 
Ambas as reacções são reversíveis e a equação pode ser escrita: 
 
N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) 
 
 
 
Como mostra a figura, à medida que a reacção prossegue, as 
concentrações dos reagentes vão diminuindo, até se tornarem constantes, 
em te, sem que haja esgotamento de algum dos reagentes. 
Se não houver qualquer perturbação, após o equilíbrio ter sido alcançado, 
as concentrações mantêm-se indefinidamente constantes, embora as 
reacções continuem a ocorrer. 
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No equilíbrio químico a velocidade da reacção directa (vd) é igual à 
velocidade da reacção inversa (vi). 
 
É a condição cinética de equilíbrio: 
vd = vi 
 
 
A Teoria das Colisões dá uma interpretação microscópica do estado de 
equilíbrio: 
Supondo que inicialmente só existem reagentes, no sistema, as 
colisões devem-se unicamente a eles. À medida que a reacção se dá o 
número de partículas de reagentes vai diminuindo e vai aumentando o 
número de partículas de produtos. 
Assim, o número de colisões entre reagentes diminui, logo diminui a 
velocidade da reacção directa. 
Paralelamente o número de colisões entre partículas dos produtos 
aumenta, regenerando os “reagentes”, logo a velocidade da reacção 
inversa aumenta. 
 
 
 
 
Em resumo: 
 
Um sistema está em equilíbrio quando: 
 
· Não há trocas de matéria nem energia com o exterior. 
· As propriedades macroscópicas mensuráveis do sistema (cor, 
concentração, pressão, volume, temperatura e outras) não variam 
com o tempo. 
 
 
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4. EXTENSÃO DAS REACÇÕES: 
 
 
Um sistema estar em equilíbrio pode corresponder a diferentes situações 
no que diz respeito à extensão da reacção directa. 
 
Quando no equilíbrio as concentrações dos reagentes prevalecem sobre os 
produtos da reacção diz-se que a reacção é pouco extensa. 
 
 
Podemos verificar graficamente que a reacção directa é menos extensa 
que a inversa. 
 
Se pelo contrário existem mais produtos que reagentes, isto significa que 
houve uma elevada percentagem de conversão de reagentes em produtos. 
Logo, a reacção directa foi muito extensa. 
 
 
 
 
Verifica-se pelo gráfico que a reacção directa é mais extensa que a 
reacção inversa.