Apostila Química Analítica - UNIDADE II

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CENTRO UNIVERSITÁRIO DE CARATINGA GRADUAÇÃO 
UNEC / EAD DISCIPLINA: Química Analítica 
 
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Professora: MSc. Kelle Gomes Cruz – kellegomes@gmail.com 
Unidade 2 - Equilíbrio Químico 
 
2.1. Equilíbrio Químico 
 
 O equilíbrio químico trata-se de um fenômeno que ocorre quando a proporção 
entre os reagentes e produtos de uma reação química sem mantém constantes. De 
uma forma teórica, a reação química ocorre nos dois sentidos, em que os reagentes 
são transformados em produtos (reação direta) e os produtos estão transformam-se 
em reagentes (reação inversa). 
 O conceito de equilíbrio está relacionado apenas as reações reversíveis. A 
produção da amônia (NH3) a partir do gás hidrogênio (H2) e do gás nitrogênio (N2) é 
um exemplo de reação reversível. Verifica-se que a seta dupla (↔) presente na reação 
indica a reversibilidade do sistema, indicando que a reação ocorre dos dois sentidos. 
 
N2(g) + 3H2(g) ↔ 2NH3(g) 
 
 Quando as moléculas de N2 e H2 colidem entre si, 
permitem a chance de ocorrer reação entre elas formando 
NH3 (reação direta). Da mesma forma, as moléculas de NH3 
colidem entre si, permitindo assim, sua dissociação e reor-
ganização como moléculas de N2 e H2 (reação inversa). O 
equilíbrio químico é atingido quando, na mistura dos rea-
gentes e produtos, as velocidades das reações direta e 
inversa ficam iguais. 
 
 
 
 
 
v1 = v2 
aA + bB ↔ cC + dD 
Velocidade direta (v1): é a 
velocidade de formação 
dos produtos 
Velocidade inversa (v2): é 
a velocidade de formação 
dos reagentes 
V1 
V2 
→ 
→ 
 
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Esse processo é demonstrado no esquema a seguir: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
No início do processo, há apenas a pre-
sença de uma mistura dos reagentes hi-
drogênio e nitrogênio. A possibilidade de 
colisão entre essas moléculas é a máxima 
de toda reação, o que permite uma velo-
cidade da reação direta (v1) com que a 
reação ocorra também seja máxima. 
V
el
o
ci
d
ad
e 
Tempo 
V1 
À medida que a reação se processa a 
quantidade de hidrogênio e nitrogênio di-
minui, reduzindo a chance de colisão en-
tre eles, e consequentemente reduzindo 
a concentração dos reagentes. Por ou-
tro lado, com o avançar da reação, há au-
mento no número de moléculas de amô-
nia, ou seja, aumenta a concentração 
dos produtos. 
↔ 
C
o
n
ce
n
tr
aç
ão
 
Tempo 
H2 
N2 
NH3 
V
el
o
ci
d
ad
e 
Tempo 
Com o aumento no número de moléculas 
do produto amônia, cresce a chance de-
las colidirem, o que aumenta a veloci-
dade da reação inversa (v2), permitindo 
assim, a dissociação da amônia em hidro-
gênio e nitrogênio. 
V2 
V1 
Por fim chegará um momento em que 
equilíbrio químico será atingido, pois, 
a velocidade direta quanto a inversa 
serão idênticas, nesse ponto nenhuma 
das velocidades variará mais (se forem 
mantidas as condições do sistema onde a 
reação se processa). Além disso, as con-
centrações de todas as espécies serão 
constantes. 
V
el
o
ci
d
ad
e 
Tempo 
V2 
↔ + 
N2(g) + 3H2(g) ↔ 2NH3(g) 
Equilíbrio químico 
 
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2.2. Constante equilíbrio Kc 
 
 A relação de proporção 1:1 (um pra um) verificada no equilíbrio químico é des-
crita por meio de uma relação matemática mostrada a seguir. Os cientistas noruegue-
ses C.M. Guldenberg e P. Waage, enunciaram em 1864 uma equação deduzida con-
siderando-se que uma reação em equilíbrio, as velocidades da reação direta e inversa 
são iguais. 
 
 Esta equação também ficou conhecida como lei da ação das massas. Esta lei 
estabelece que a uma dada temperatura, a velocidade da reação química será pro-
porcional ao produto da concentração molar dos reagentes. Tomada como uma afir-
mação sobre equilíbrio, esta lei dá uma expressão para a constante de equilíbrio 
(Kc), uma grandeza caracterizando equilíbrio químico. 
 
Para a reação: 
 
aA + bB ↔ cC + dD 
 
escrevemos a constante de equilíbrio, Kc, na forma 
 
𝐾𝑐 = 
[𝐶]𝑐[𝐷]𝑑
[𝐴]𝑎[𝐵]𝑏
 
 
os colchetes representam o valor da concentração da espécie que está simbolizada 
dentro dele ([B] = concentração da espécie B). Kc é a constante de equilíbrio o da 
reação. A constante de equilíbrio de qualquer reação é calculada dividindo a multipli-
cação da concentração dos produtos elevados a seus respectivos coeficientes este-
quiométricos (representados pela letra minúscula na fórmula – a,b,c e d) pela multipli-
cação das concentrações dos reagentes. O valor de Kc varia conforme a temperatura. 
 Quando uma constante de equilíbrio for calculada, é importante saber que: 
 
Reagentes ↔ Produtos 
𝐾 = 
𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑡𝑜𝑠
𝑟𝑒𝑎𝑔𝑒𝑛𝑡𝑒𝑠
 
 
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• as concentrações dos solutos são expressas em mol/L 
• as concentrações dos gases são expressas em bar 
• as concentrações dos sólidos puros, dos líquidos puros e dos solventes são 
omitidos porque elas são iguais a um. 
 
 Seguindo o exemplo da reação de formação de amônia: 
 
N2(g) + 3H2(g) ↔ 2NH3(g) 
 
 A constante de equilíbrio desta reação é dada por: 
𝐾𝑐 = 
[𝑁𝐻3]
2
[𝑁2] [𝐻2]
3
 
 Repare que o coeficiente do N2 não aparece, isto dá-se pois ele é 1. 
 
2.3. Efeito da concentração, temperatura e da pressão sobre a composição do 
equilíbrio 
 
 
 
 
 
 A frase acima trata-se do Princípio de Le Châtelier, postulado pelo químico 
industrial francês Henri Louis Le Châtelier, que em 1884 enunciou sobre o comporta-
mento de sistemas em equilíbrio ao serem perturbados. Esse principio mostra que 
quando se aplica uma força em um sistema em equilíbrio, ele tende a se reajustar 
procurando diminuir os efeitos dessa força, ou seja, o sistema avança de volta para o 
equilíbrio. 
 Se houver alteração na velocidade da reação direta ou inversa, o equilíbrio será 
desbalanceado devido à diferença entre as velocidades das reações direta e inversa 
(que no equilíbrio são iguais). Esse deslocamento do equilíbrio devido à diferença 
"Se for submetida uma alteração, de concentrações, de temperatura ou de 
pressão, a um sistema químico em equilíbrio, a composição do sistema 
deslocar-se-á no sentido de contrariar a alteração a que foi sujeita." 
 
 
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nas velocidades gera aumento ou queda nas concentrações das espécies químicas 
presentes. Segundo os estudos realizados por Le Chatelier, os únicos fatores capazes 
de promover o deslocamento de um equilíbrio químico são concentração das espécies 
presentes na reação química, temperatura e pressão. 
 
Concentração 
 
 A velocidade de uma reação química depende de seus reagentes, dessa forma, 
em um equilíbrio químico, com temperatura constante, se forem adicionadas quanti-
dades extras de reagentes, a velocidade da reação aumenta, formando uma maior 
quantidade de produtos, e vice-versa. 
 O aumento no valor da concentração de um compo-nente do sistema resulta no consumo desse componente 
(reagente ou produto) até que o sistema atinja um novo es-
tado de equilíbrio. Em contra partida, a redução no valor da 
concentração de um componente (reagente ou produto) re-
sulta no consumo dos componentes do lado oposto ao 
mesmo, até a formação do novo equilíbrio. 
 Em uma reação em que há aumento na concentração de um ou mais reagen-
tes, o sistema tende a evoluir no sentido direto de forma a diminuir a sua concentração. 
O contrário ocorre com os produtos, que uma vez, tenha sua concentração aumen-
tada, o sistema evolui no sentido inverso da reação, reduzindo assim a concentração 
destes. 
 
Exemplo: 
N2(g) + 3H2(g) ↔ 2NH3(g) 
Reagente/Produto Aumenta O que acontece? Reação favorecida 
N2(g) sim Reduz concentração Direta 
3H2(g) sim Reduz concentração Direta 
2NH3(g) sim Reduz concentração Inversa 
 
Quando, a um sistema em 
equilíbrio, se adiciona ou se 
retira uma das substâncias en-
volvidas, o e equilíbrio des-
loca-se no sentido de consu-
mir a substância adicionada ou 
repor a substância retirada. 
 
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 Quando ocorre a redução de um ou mais reagentes, a reação a ser favorecida 
é a inversa, resultando então, na diminuição dos produtos e aumentando os reagentes 
para que o novo equilíbrio seja alcançado. O mesmo acontece no caso inverso, em 
que uma vez reduzida a concentração dos produtos, consequentemente, há uma re-
dução dos reagentes para aumentar quantidade de produtos, com favorecimento da 
reação direta. 
 
Exemplo: 
N2(g) + 3H2(g) ↔ 2NH3(g) 
Reagente/Produto Redução O que acontece? Reação favorecida 
N2(g) sim Aumenta concentração Inversa 
3H2(g) sim Aumenta concentração Inversa 
2NH3(g) sim Aumenta concentração Direta 
 
Temperatura 
 
 A perturbação causada no equilíbrio químico pela alteração da temperatura é, 
em outras palavras, influenciada pela retirada ou fornecimento de calor. Ao aumentar 
a temperatura o sistema estará recebendo calor do meio, e segundo o princípio de Le 
Chatelier o equilíbrio irá alterar-se no sentido de consumir esse calor. Da mesma 
forma caso a temperatura do sistema seja diminuída, calor seria retirado, com isso, o 
equilíbrio seria deslocado no sentido de produzir calor. 
 
 
 
 
 
 Toda reação reversível com reação direta exotérmica possui reação inversa 
endotérmica, ou, quando a reação direta é endotérmica sua reação inversa será exo-
térmica. As reações que produzem calor são chamadas de exotérmicas e possuem 
variação de entalpia negativa (∆H < 0), já as reações que consomem calor são cha-
madas de endotérmicas com variação de entalpia positiva (∆H > 0). 
Aumento da temperatura desloca o equilíbrio no sentido da reação endo-
térmica, enquanto, a redução da temperatura desloca o sentido do equilí-
brio no sentido da reação exotérmica. 
 
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 Por exemplo, considere a reação abaixo. Podemos observar que a variação de 
entalpia é negativa (∆H < 0) o que significa que a reação direta é exotérmica, com 
liberação de calor, e a reação inversa é endotérmica, com absorção de calor. 
 
Reação exotérmica → 
N2(g) + 3H2(g) ↔ 2NH3(g) (∆H = - 22 kcal) 
← Reação endotérmica 
 
 Deste modo, a uma pressão constante, se diminuirmos a temperatura dessa 
reação, o sentido desta reação irá deslocar-se para a reação exotérmica, ou seja, a 
reação direta, com a formação então do produto amônia (NH3). De forma contrária, se 
aumentarmos a temperatura desta reação, a o sentido favorecido seria da reação in-
versa, porque ela é endotérmica e irá absorver calor, com a formação dos reagentes 
nitrogênio (N2) e hidrogênio (H2). 
 A temperatura é o único parâmetro que altera a constante de equilíbrio. A alte-
ração da temperatura de um sistema, consequentemente causa a alteração da ener-
gia, com isso, um novo equilíbrio será atingido e esta reação apresentará um novo 
valor de constante Kc. 
 O aumento da temperatura gera aumento da Kc. 
𝐾𝑐 = 
↑[𝑁𝐻3]
2
↓[𝑁2][𝐻2]
3 Kc aumenta 
 
 A redução da temperatura gera diminuição da Kc. 
𝐾𝑐 = 
↓[𝑁𝐻3]
2
↑[𝑁2][𝐻2]
3 Kc diminui 
 
Pressão 
 
 As variações na pressão dos sistemas em equilíbrio químico só afetarão rea-
ções que envolvam espécies gasosas e quando ocorrerem variações totais no número 
de mol gasosos entre reagentes e produtos. Ainda é necessária igualmente a variação 
 
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do volume para que o equilíbrio seja afetado, ou seja, no caso em que o volume dos 
reagentes é igual ao dos produtos, não há deslocamento do equilíbrio químico. 
 As reações com substancias sólidas não são afetadas pela pressão pois estas 
substancias são incompressíveis. Quando alteramos a pressão total de um sistema 
em equilíbrio, ele será perturbado por um tempo e depois retornará ao equilíbrio sem 
que o valor da constante Kc seja alterado. 
 Ao aumentarmos a pressão de sistemas gasosos, o equilíbrio irá deslocar-se 
no sentido de diminuir essa pressão e vice-versa. Considera o seguinte equilíbrio a 
uma temperatura constante: 
 
 
N2(g) + 3H2(g) ↔ 2NH3(g) 
 
 
 
 
 
 
 A proporção de volume das espécies gasosas se uma reação será igual a rela-
ção dos respectivos coeficientes estequiométricos, ou seja, igual ao número de molé-
culas presentes na reação. Na reação acima temos 4 reagentes (1 molécula de N2 e 
3 moléculas de H2) e 2 produtos (2 moléculas de NH3), o que significa que o volume 
de reagentes é maior que os de produtos. 
 Se aumentarmos a pressão deste sistema haverá deslocamento do equilíbrio 
para o sentido de menor volume, ou seja, um menor número de moléculas, assim, a 
reação direta será favorecida para a formação do produto NH3. Entretanto, se a pres-
são deste sistema for diminuída, a reação se deslocará para o sentido inverso, favo-
recendo assim a formação os reagentes, porque nesse sentido há um aumento do 
número de mol e do volume aumentando também a pressão. 
 Isso acontece porque uma vez perturbado o sistema em equilíbrio, ele se des-
locará no sentido de minimizar essa perturbação, reajustando o equilíbrio, como já 
discutimos anteriormente. 
1 + 3 = 4 volumes 
Maior pressão 
2 volumes 
Menor pressão 
 
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 O esquema abaixo demostra como isso ocorre. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
2.4. Ação dos catalisadores sobre o equilíbrio químico 
 
 O catalisador é uma substancia adicionada a uma reação para aumentar a ve-
locidade da reação, como por exemplo, ocorre com enzimas em sistemas biológicos. 
Ao adicionarmos catalisadores a um sistema em equilíbrio, a composição deste equi-
líbrio não será afetada, contudo, o sistema atinge o estado de equilíbrio mais rápido. 
Devido a efeito catalítico dessas substâncias, as velocidades de ambas as reações 
no sentido direto e inverso se igualam, sem que isso causa qualquer efeito na compo-
sição da mistura em equilíbrio. 
 Observando a figura 3 abaixo podemos perceber que a presença do catalisadordiminui o caminho normal da reação. 
 
 
 
 
 
Figura 3 Linha cheia, reação sem catalisador. Linha pontilhada, reação com 
catalisador 
A diminuição da 
pressão desloca o 
equilíbrio para o 
lado de maior vo-
lume (maior número 
de mol) 
O aumento da pres-
são desloca o equilí-
brio para o lado de 
menor volume (me-
nor numero de mol) 
Maior pressão 
Menor Volume 
Menor pressão 
Maior Volume 
 
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1. Leia o artigo: Vamos Jogar uma SueQuímica? QUÍMICA NOVA NA ES-
COLA Vamos Jogar uma SueQuímica? Vol. 31, N° 3, AGOSTO 2009. 
Disponível no link: http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc31_3/05-EA-
0108.pdf 
 
 
2. Escreva a expressão da constante de equilíbrio para: 
 
2NOCl(g) ↔ 2NO(g) + Cl2(g) 
 
 
3. Considere a reação em equilíbrio representada a seguir: 
 
4 HCl (g) + O2 (g) ↔ 2 H2O (g) + 2Cl2 (g) 
 
O que ocorrerá com o equilíbrio dessa reação se: 
a. a concentração do gás oxigênio for reduzido 
b. se um catalisador for adicionado a reação. 
c. se a a concentração de Cl2 aumentada. 
 
http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc31_3/05-EA-0108.pdf
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REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS: 
1. De Maria, Yara Yanaê; Gomide, Lígia Maria Micai. CAFEÍNA E CAFÉ: A DUA-
LIDADE ENTRE SEUS EFEITOS TÓXICOS E ANTIOXIDANTES. Revista In-
terSaúde, [S.l.], v. 1, n. 1, p. 73-85, sep. 2019. ISSN 2674-869X. 
2. M. Richter, S. C. S. Lannes. Ingredientes usados na indústria de chocolates 
Revista Brasileira de Ciências Farmacêuticas Brazilian Journal of Pharmaceu-
tical Sciences vol. 43, n. 3, jul./set., 2007. 
3. Harris, D.C. Análise Química Quantitativa. 6 ed. Rio de Janeiro: Livros Técnicos 
Científicos Editora S.A., 2005.876p. 
4. Skoog, D.A., Princípios de análise instrumental. Porto Alegre. Bookman, 5ª Ed. 
836p. 2002. 
5. Vogel, A.I. Química Analítica Qualitativa. 5. ed. Buenos Aires: Kapelusz, 1981. 
665p.