Download - 4 equilibrio quimico
São reações nas quais os reagentes são totalmente convertidos em
produtos, não havendo “sobras” de reagente, no final da reação!
Exemplo: 𝐻𝐶𝑙(𝑎𝑞) + 𝑁𝑎𝑂𝐻(𝑎𝑞) 𝑁𝑎𝐶𝑙(𝑎𝑞) + 𝐻2𝑂(𝑙)
Estas reações tem rendimento 100 %!
2 Daniela Pinto
São reações nas quais os reagentes não são totalmente convertidos
em produtos, havendo “sobras” de reagente, no final da reação!
Exemplo: reações de esterificação 𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂𝐻 + 𝐶2𝐻5𝑂𝐻 ⇌ 𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂𝐶2𝐻5 + 𝐻2𝑂
Estas reações tem rendimento <100 %!
3 Daniela Pinto
Algumas reações parecem gastar todos os reagentes:
2 𝐻2 𝑔 + 𝑂2 𝑔 → 2𝐻2𝑂 𝑔
No entanto, permanecem pequenas quantidades, sendo mais
correto escrever:
2 𝐻2 𝑔 + 𝑂2 𝑔 ⇌ 2𝐻2𝑂 𝑔
Reação direta
Reação inversa
4 Daniela Pinto
EQUILÍBRIO QUÍMICO
Inicialmente só existem reagentes 𝐴 + 𝐵 𝑉1→ 𝐶 + 𝐷
À medida que se formam os produtos da reação os choques entre os
reagentes diminuem (diminui a velocidade) e aumenta a velocidade
da reação inversa.
𝐴 + 𝐵 ⇌ 𝐶 + 𝐷
5 Daniela Pinto
EQUILÍBRIO QUÍMICO
Quando a reação avança, a velocidade direta vai diminuindo e a inversa
aumentando, até ao momento em que as duas se tornam iguais.
vdireta = vinversa
6 Daniela Pinto
A reação direta e a reação inversa
continuam a ocorrer com
igual velocidade (equilíbrio dinâmico).
As concentrações das substâncias
presentes mantêm-se constantes.
Não há mudanças
observáveis nas propriedades do
sistema (cor, pressão,
temperatura,…)
7 Daniela Pinto
Todas as reações tendem alcançar o equilíbrio químico
Quando as velocidades das reações direta e inversa forem iguais e
as concentrações dos reagentes e dos produtos não variarem com
o tempo, atinge-se o equilíbrio químico.
O equilíbrio químico não é alcançado instantaneamente.
Segundo o Princípio de Le Châtelier, o equilíbrio químico pode ser
perturbado (deslocado).
8 Daniela Pinto
𝐴 + 𝐵 ⇌ 𝐶 + 𝐷 Reagentes Produtos
t0 : só existem os reagentes A+B
De t0 a t1: os reagentes, A+B,
diminuiram, foram gastos
parcialmente e houve formação
de alguns produtos C+D t0 t1
9 Daniela Pinto
𝐴 + 𝐵 ⇌ 𝐶 + 𝐷 Reagentes Produtos
t2: o equilíbrio é
estabelecido, a
formação de C+D é
compensada pela
formação de A+B t0 t1
t2
10 Daniela Pinto
Para a reação gasosa (pouco extensa) : 𝐶𝑂 + 𝐻2𝑂 ⇌ 𝐶𝑂2 + 𝐻2
Concentração (mol/L)
CO = H2O
CO2 = H2
tempo
Reação com baixo rendimento As concentrações dos
produtos da reação são
inferiores às concentrações
dos reagentes.
11 Daniela Pinto
Para a reação gasosa (muito extensa) : 𝐶𝑂 + 𝐻2𝑂 ⇌ 𝐶𝑂2 + 𝐻2
Concentração (mol/L)
CO2 = H2
CO = H2O
tempo
Reação com alto rendimento As concentrações dos
produtos da reação são
superiores às concentrações
dos reagentes.
12 Daniela Pinto
Para uma reação do tipo:
𝑎𝐴 + 𝑏𝐵 ⇌ 𝑐𝐶 + 𝑑𝐷,
a expressão da constante de equilíbrio é dada por:
EQUILÍBRIO QUÍMICO
𝐾𝑐 = 𝐶 𝑐 𝐷 𝑑
𝐴 𝑎 𝐵 𝑏
13 Daniela Pinto
Consideremos o seguinte sistema em equilíbrio.
N2O4 (g) ⇌ 2 NO2 (g)
A constante de equilíbrio é dada por:
Kc: constante de equilíbrio
Concentrações das espécies reagentes são expressas em mol/L;
Grandeza adimensional;
Para uma dada temperatura, a constante de equilíbrio é sempre a mesma, para a
mesma reação.
]ON[
]NO[
42
2
2cK
14 Daniela Pinto
EQUILÍBRIO QUÍMICO
Equilíbrios podem ser:
homogéneos N2O4 (g) ⇌ 2 NO2 (g)
heterogéneos NH4Cl(s) ⇌ NH3(g) + HCl(g)
Nos equilíbrios heterogéneos, como a concentração dos componentes
sólidos e liquidos puros não varia, as constantes não incluem tais
componentes. Exemplo: 𝐾𝑐 = NH3 𝐻𝐶𝑙
15 Daniela Pinto
Se Kc >>1 – a extensão da reação direta é muito maior que a extensão da reação inversa (no equilíbrio há uma maior quantidade de produtos do que reagentes).
Se Kc <<1 – a extensão da reação inversa é muito maior que a extensão da reação direta (no equilíbrio há uma maior quantidade de reagentes do que de produtos).
16 Daniela Pinto
EQUILÍBRIO QUÍMICO
O PCl5 decompõe-se, segundo a equação:
𝑃𝐶𝑙5(𝑔) ⇌ 𝑃𝐶𝑙3(𝑔) + 𝐶𝑙2(𝑔)
Ao iniciar havia 3,0 mol de PCl5 e ao ser alcançado o equilíbrio
ficaram 0,5 mol do reagente não transformado. Calcula o Kc.
PCl5 PCl3 Cl2
Inicio 3,0 - -
Variação -x x x
Equílibrio 3,0 – x x x
17 Daniela Pinto
EQUILÍBRIO QUÍMICO
PCl5 PCl3 Cl2
Inicio 3,0 - -
Variação -x x x
Equílibrio 3,0 – x x x
Como no equilíbrio a quantidade de PCl5 é de 0,5 mol
3,0 – 𝑥 = 0,5 ⇔ 𝑥 = 2,5 𝑚𝑜𝑙
Para V = 1 dm3
𝐾𝑐 =𝑃𝐶𝑙3 𝐶𝑙2
𝑃𝐶𝑙5⇔ 𝐾𝑐 =
2,5 𝑥 2,5
0,5= 12,5
18 Daniela Pinto
EQUILÍBRIO QUÍMICO 19 Daniela Pinto
Início existe apenas NO2
𝐾𝑐 =𝑁2𝑂4
𝑁𝑂22
2 𝑁𝑂2 (𝑔) ⇌ 𝑁2𝑂4 (𝑔)
EQUILÍBRIO QUÍMICO 20 Daniela Pinto
Início existe apenas N2O4
𝐾′𝑐 =𝑁𝑂2
2
𝑁2𝑂4 𝑁2𝑂4 (𝑔) ⇌ 2 𝑁𝑂2
(𝑔)
EQUILÍBRIO QUÍMICO 21 Daniela Pinto
𝑁2𝑂4 (𝑔) ⇌ 2 𝑁𝑂2 (𝑔) 𝐾′𝑐 =
𝑁𝑂22
𝑁2𝑂4
2 𝑁𝑂2 (𝑔) ⇌ 𝑁2𝑂4 (𝑔) 𝐾𝑐 =
𝑁2𝑂4
𝑁𝑂22
Então 𝐾′𝑐 =1
𝐾𝑐
EQUILÍBRIO QUÍMICO
𝛼 =𝑄𝑢𝑎𝑛𝑡𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 𝑑𝑒 𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠 𝑞𝑢𝑒 𝑟𝑒𝑎𝑔𝑖𝑟𝑎𝑚
𝑄𝑢𝑎𝑛𝑡𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠
22 Daniela Pinto
Também poderá aparecer como percentagem de dissociação!
Para uma reação do tipo: 𝑎𝐴 + 𝑏𝐵 ⇌ 𝑐𝐶 + 𝑑𝐷,
a expressão do quociente da reação é dado por:
EQUILÍBRIO QUÍMICO
Q= 𝐶 𝑐 𝐷 𝑑
𝐴 𝑎 𝐵 𝑏
23 Daniela Pinto
As concentrações não são necessariamente as do equilíbrio!
Se Q = Kc O sistema está em equilíbrio
EQUILÍBRIO QUÍMICO 24 Daniela Pinto
Q > Kc
O sistema não está em equilíbrio
A reação evolui no sentido da formação dos reagentes
Sentido inverso
Q < Kc
O sistema não está em equilíbrio
A reação evolui no sentido da formação dos produtos
Sentido direto