1 equilÍbrio quÍmico. 2 o que é equilíbrio químico? quais são os aspectos qualitativos e...

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EQUILÍBRIO QUÍMICOEQUILÍBRIO QUÍMICO

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• O que é equilíbrio químico?

• Quais são os aspectos qualitativos e quantitativos mais importantes?

EQUILÍBRIO QUÍMICOEQUILÍBRIO QUÍMICO

3Propriedades de Um Propriedades de Um EquilíbrioEquilíbrio

Rosa para azulRosa para azulCo(HCo(H22O)O)66ClCl22 Co(HCo(H22O)O)44ClCl22 + 2 H + 2 H22OO

Azul para rosaAzul para rosaCo(HCo(H22O)O)44ClCl22 + 2 H + 2 H22O O Co(HCo(H22O)O)66ClCl22

Sistemas em equilíbrio são:Sistemas em equilíbrio são:

• DINÂMICOS (em movimento DINÂMICOS (em movimento constante)constante)

• REVERSÍVEIS REVERSÍVEIS

• Podem ser atingidos de Podem ser atingidos de qualquer direçãoqualquer direção

Sistemas em equilíbrio são:Sistemas em equilíbrio são:

• DINÂMICOS (em movimento DINÂMICOS (em movimento constante)constante)

• REVERSÍVEIS REVERSÍVEIS

• Podem ser atingidos de Podem ser atingidos de qualquer direçãoqualquer direção

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• Equilíbrio – dois processos opostos que ocorrem com velocidades iguais, em movimento constante

Dinamismo do EquilíbrioDinamismo do Equilíbrio

Velocidade da reação direta

Velocidade da reação inversa=

A Velocidade da mulher é igual à Velocidade da esteira, em sentido oposto

Tanto a esteira quanto a mulher continuam se movendo, mas macroscopicamente o sistema não se altera

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H2O(s) H2O(l) H2O(g)I2(H2O) I2(CCl4)

CO(g) + 2 H2(g) CH3OH(g)

Dinamismo do EquilíbrioDinamismo do Equilíbrio

Velocidade da reação direta = Velocidade da reação inversa

Co(H2O)4Cl2 + 2 H2O Co(H2O)6Cl2

A Bd

i

6

Equilíbrio QuímicoEquilíbrio Químico

FeFe3+3+ + SCN + SCN-- FeSCN FeSCN2+2+



+

Fe(H2O)63+ Fe(SCN)(H2O)5

3++ SCN-

+ H2O

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• Após um certo tempo, as concentrações de Após um certo tempo, as concentrações de reagentes e produtos se tornam reagentes e produtos se tornam constantesconstantes, , mas mas nãonão necessariamente necessariamente iguais.iguais.

• As reações direta e inversa continuam depois As reações direta e inversa continuam depois de atingido o estado de equilíbrio.de atingido o estado de equilíbrio.





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Exemplos de Exemplos de Equilíbrios Equilíbrios QuímicosQuímicos

Formação de Formação de

estalactites e estalagmitesestalactites e estalagmites

CaCOCaCO33(s) + H(s) + H22O(liq) + COO(liq) + CO22(g) (g) Ca Ca2+2+(aq) + 2 HCO(aq) + 2 HCO33--(aq) (aq)

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Reversibilidade no Equilíbrio Reversibilidade no Equilíbrio QuímicoQuímico


• Tecnicamente, todas as reações químicas são um equilíbrio, ou seja, não se completa. Mas quando a concentração de reagentes ou produtos é MUITO BAIXA, diz-se que a reação aconteceu completamente.

Exemplo: H+(aq) + OH-

(aq) H2O(l)

H+(aq) + OH-

(aq) H2O(l)

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• Teoria das Colisões: Quando 2 moléculas A e B colidem uma com a outra numa orientação apropriada e com suficiente energia, elas podem reagir formando novas moléculas, os produtos C e D.

• O diagrama de energia potencial para esta colisão, supostamente exotérmica, pode ser apresentado como:

A + B C + D



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A + B

C + D

Energia Potencial

Complexo Ativado

Reagentes

Produtos

A + B C + D

,a fE

H

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• A partir de um momento, quantidades significativas de C e D são formadas, e sua concentração começa a aumentar. Torna-se inevitável que uma molécula de C colida com uma de D. Se esta colisão ocorrer com energia e orientação adequadas, elas podem reagir e formar novamente as moléculas originais A e B.

• Este evento, supostamente endotérmico, apresenta o seguinte diagrama de energia potencial:

C + D A + B

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A + B

C + D

Energia Potencial

Complexo Ativado

Reagentes

Produtos

C + D A + B

,a bE

H

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Qualquer reação que ocorra em extensão significativa tanto nos sentidos direto como inverso é chamada de reação reversível:

A + B C + D

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Aspectos Quantitativos do Aspectos Quantitativos do Equilíbrio QuímicoEquilíbrio Químico

• CONSTANTE DE EQUILÍBRIO

Suponha que a reação a seguir ocorra de forma elementar em ambos os sentidos e que inicialmente apenas A e B estejam presentes no vaso de reação.

a A + b B a A + b B c C + d c C + d DD

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A CONSTANTE DE EQUILÍBRIOA CONSTANTE DE EQUILÍBRIOA CONSTANTE DE EQUILÍBRIOA CONSTANTE DE EQUILÍBRIO

A , B

Inicialmente, Velocidade da Reação: [A][B]f fr k

Velocidade da reação direta

Inicialmente C e D não estão presentes, ou seja, não há reação inversa. Há apenas a reação direta:

A + B C + D

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A , B , C , D

Após um certo tempo, a concetração de C e D cresce e a reação inversa começa a acontecer também:

C + D A + BVelocidade da Reação: [C][D]b br k

Velocidade da Reação Inversa

Conforme a reação prossegue, as concentrações de A e B caem, ao passo que as de C e D aumentam. As velocidades das reações direta e inversa seguem o seguinte comportamento:

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[A][B]

[C][D]

f f

b b

r k

r k

fr

br

Quando as velocidades se tornam iguais, as concentrações de A, B, C e D não mais mudam no tempo. Atingiu-se o equlíbrio químico. No entanto, lembre-se que ao nível molecular tanto a reação direta quanto a inversa continuam ocorrendo, pois o equilíbrio é dinâmico, só que ocorrem continuamente na mesma velocidade.

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A CONSTANTE DE A CONSTANTE DE EQUILÍBRIOEQUILÍBRIO

A CONSTANTE DE A CONSTANTE DE EQUILÍBRIOEQUILÍBRIO

[A][B] [C][D]

[C][D] a constant

[A][B]

f b

f b

f

b

r r

k k

kK

k

Concentrações de Produtos

Concentrações de Reagentes

C DK

A B

c d

a bPara o exemplo realizado na lousa e para uma formulação mais completa, levando-se em conta a lei de ação das massas:

Se K é conhecida, pode-se prever as Se K é conhecida, pode-se prever as concentrações de reagentes ou concentrações de reagentes ou produtos. produtos.

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Determinação de KDeterminação de KDeterminação de KDeterminação de K2 NOCl(g) 2 NOCl(g) 2 NO(g) + Cl2 NO(g) + Cl22(g)(g)

Coloque 2,00 mol de NOCl em um frasco de Coloque 2,00 mol de NOCl em um frasco de 1,00 L. No equilíbrio você encontra 0,66 1,00 L. No equilíbrio você encontra 0,66 mol/L de NO. Calcule K.mol/L de NO. Calcule K.

SoluçãoSolução

Construa uma tabela de concentraçõesConstrua uma tabela de concentrações

[NOCl][NOCl] [NO][NO] [Cl[Cl22]]

IInicialnicial 2,002,00 00 00

VVariaçãoariação

EEquilíbrioquilíbrio 0,660,66

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Determinação de KDeterminação de KDeterminação de KDeterminação de K2 NOCl(g) 2 NOCl(g) 2 NO(g) + Cl 2 NO(g) + Cl22(g)(g)

Coloque 2,00 mol de NOCl em um frasco de Coloque 2,00 mol de NOCl em um frasco de 1,00 L. No equilíbrio você encontra 0,66 1,00 L. No equilíbrio você encontra 0,66 mol/L de NO. Calcule K.mol/L de NO. Calcule K.

SoluçãoSolução

Construa uma tabela de concentraçõesConstrua uma tabela de concentrações


IInicialnicial 2,002,00 00 00

VVariaçãoariação -0,66-0,66 +0,66+0,66 +0,33+0,33

EEquilíbrioquilíbrio 1,341,34 0,660,66 0,330,33

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Determinação de KDeterminação de KDeterminação de KDeterminação de K2 NOCl(g) 2 NOCl(g) 2 NO(g) + Cl 2 NO(g) + Cl22(g)(g)


InicialInicial 2,002,00 00 00

VariaçãoVariação -0,66-0,66 +0,66+0,66 +0,33+0,33

EquilíbrioEquilíbrio 1,341,34 0,660,66 0,330,33

K [NO]2[Cl2 ]

[NOCl]2 K

[NO]2[Cl2 ]

[NOCl]2

080,034,1

33,066,0K 2

2

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Determinação de KDeterminação de KDeterminação de KDeterminação de KExemplosEscreva as expressões de constante de equilíbrio para as seguintes reações:

Equações Químicas balanceadas cK

2 2 3N (g) + 3H (g) 2NH (g)

2 22HI(g) H (g) + I (g)

2 2 32SO (g) + O (g) 2SO (g)

23

32 2

[NH ]

[N ][H ]cK

2 22

[H ][I ]

[HI]cK

23

22 2

[SO ]

[SO ] [O ]cK

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Relações Envolvendo a Constante de Relações Envolvendo a Constante de EquilíbrioEquilíbrio

• A reversão de uma reação causa a inversão de K.

• A multiplicação dos coeficientes por um fator

comum eleva a constante de equilíbrio à potencia

correspondente.

• A divisão dos coeficientes por um fator comum leva

à raiz correspondente da constante de equilíbrio.

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Combinando Expressões de Constante Combinando Expressões de Constante de Equilíbriode Equilíbrio

N2O(g) + ½O2 2 NO(g) Kc= ?

N2(g) + ½O2 N2O(g) Kc(2)= 2,7x10-18

N2(g) + O2 2 NO(g) Kc(3)= 4,7x10-31

Kc= [N2O][O2]½

[NO]2

=[N2][O2]½

[N2O][N2][O2]

[NO]2

Kc(2)

1Kc(3)= = 1,7x10-13

[N2][O2]

[NO]2

=

[N2][O2]½

[N2O]=

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Gases: A constante de Equilíbrio, KGases: A constante de Equilíbrio, KPP

• Misturas de gases são soluções, da mesma forma que os líquidos.

• Use KP, baseado nas pressões parciais dos gases.

Equações Químicas balanceadas cK

2 2 3N (g) + 3H (g) 2NH (g)

2 22HI(g) H (g) + I (g)

2 2 32SO (g) + O (g) 2SO (g)

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32 2

[NH ]

[N ][H ]cK

2 22

[H ][I ]

[HI]cK

23

22 2

[SO ]

[SO ] [O ]cK

pK

3

2 2

2NH

3N H

p

pK

p p

2 2H I

2HI

p

p pK

p

3

2 2

2SO

2SO O

p

pK

p p

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Líquidos e Sólidos PurosLíquidos e Sólidos Puros

• As expressões das constantes de equilíbrio não têm termos de concentração para fases líquidas ou sólidas de um determinado componente (isto é, sólidos ou líquidos puros).

C(s) + H2O(g) CO(g) + H2(g)

Kc = [H2O]2

[CO][H2] e Kp =PH2O

2

PCOPH2

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Escrevendo e Escrevendo e Manipulando Manipulando

Expressões de KExpressões de K


Expressões de KExpressões de KSólidos Sólidos NUNCANUNCA

aparecem em aparecem em expressões de expressões de equilíbrio.equilíbrio.

S(s) + OS(s) + O22(g) (g)

SO SO22(g)(g)

K [SO2 ][O2 ]

K [SO2 ][O2 ]

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Queima de CalcárioQueima de Calcário

CaCO3(s) CaO(s) + CO2(g)

Kc = [CO2] KP = PCO2(RT)

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Expressões de KExpressões de K


Expressões de KExpressões de KSólidos Sólidos NUNCANUNCA aparecem em aparecem em

expressões de equilíbrio.expressões de equilíbrio.

NHNH33(aq) + H(aq) + H22O(liq) O(liq) NHNH44++

(aq) + OH(aq) + OH--(aq)(aq)

K [NH4

+][OH- ][NH3 ]

K [NH4

+][OH- ][NH3 ]

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O Significado de KO Significado de KO Significado de KO Significado de K1.1. Podemos dizer se a reação é Podemos dizer se a reação é

reagente- ou produto-favorecida.reagente- ou produto-favorecida.

Para NPara N22(g) + 3 H(g) + 3 H22(g) (g) 2 NH 2 NH33(g)(g)

Kc = [NH3 ]2

[N2 ][H2]3 = 3.5 x 108Kc =

[NH3 ]2

[N2 ][H2]3 = 3.5 x 108

Conc. de produtos é Conc. de produtos é muito maiormuito maior que que a de reagentes no equilíbrio. a de reagentes no equilíbrio.

A reação é fortemente A reação é fortemente produto-produto-favorecidafavorecida..

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O Significado de KO Significado de KO Significado de KO Significado de K

Para AgCl(s) Para AgCl(s) Ag Ag++(aq) + Cl(aq) + Cl--(aq)(aq)

KKcc = [Ag = [Ag++] [Cl] [Cl--] = 1,8 x 10] = 1,8 x 10-5-5

Conc. de produtos é Conc. de produtos é muito muito menormenor que a de reagentes no que a de reagentes no equilíbrio.equilíbrio.

A reação é fortemente A reação é fortemente

reagente-reagente-favorecidafavorecida..

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Produto- ou Reagente- Produto- ou Reagente- FavorecidaFavorecida

Produto-favorecidaProduto-favorecida Reagente-favorecidaReagente-favorecida

1 equilÍbrio quÍmico. 2 o que é equilíbrio químico? quais são os aspectos qualitativos e...

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