3. O controlo das reacções químicasU1 - Aula nº 10

Carlos Corrêa Fernando Basto Noémia Almeida Delfim Pereira

AULA nº 10

Unidade 1Capítulo 3

3. O controlo das reacções químicasU1 - Aula nº 10

SUMÁRIO

3.1 Deslocamento do estado de equilíbrio3.2 Factores que afectam o estado de

equilíbrio3.3 O Princípio de Le Chatelier

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3.1 Deslocamento do estado de equilíbrio

Qual a razão de se efectuar o “controlo” das reacções químicas?

Explosão! Aquecimento. Catalisadores. Interessa? Qual a razão? Para quê?

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Alteração do estado do sistema(por exemplo, maiores quantidades

de produtos de reacção)

Alteração da concentração dos reagentes

Alteração da temperatura

do sistema

Alteração da pressão do

sistema

S I S T E M Aem equilíbrio

S I S T E M A em equilíbrio

A + B C + D

A + B C + D

Novo estado do sistema

Novo estado do sistema

Novo estado do sistema

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3.2 Factores que afectam o equilíbrioA - Efeito da concentração

A(aq) B(aq) em equilíbrio

= Kc[A]

[B]

Adicionando um pouco de A:

Decresce; [A]

[B]

[A]

[B]= Q < Kc

O sistema vai evoluir para novo estado de equilíbrio, com Q = Kc

Não-equilíbrio

[A] diminui e [B] aumenta

[A] aumenta

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RESUMINDO

Reagentes Produtos

Se [Reagentes] aumenta

Se [Produtos] aumenta

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B – Efeito da Temperatura

Recordando:

Reacção exotérmica

Reacção endotérmica

K diminui K aumenta

Exemplos:

I2(g) 2 I(g)

T / K Kc

800 3,1 x 10-5

1200 6,8 x 10-2

H2(g) + Cl2(g) 2 HCl(g)

Endotérmica

Exotérmica

T / K 300 500 1000 Kc 4,1 x 1031 4,0 x 1018 5,1 x 108

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RESUMINDO:

Reacção endotérmica

Reacção exotérmica

Kc

Temperatura

Kc

Temperatura

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C - Efeito da pressão:

3 H2(g) + N2(g) 2 NH3(g)

4 moles de gás2 moles de gás

NH3

Quando a pressão aumenta o sistema tende a ocupar menor volume: o equilíbrio desloca-se no sentido directo (formação de NH3).

4V passa a 2V

Se a pressão diminui, o sistema desloca-se no sentido inverso.

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RESUMINDO:

a A + b B c C + d D

a + b > c + d

a + b < c + d

a + b = c + d

se ...

Quando a pressão aumenta

... o equilíbrio desloca-se ...

no sentido directo

no sentido inverso

Nenhum efeito da pressão =... no sentido dos menores volumes

Quando a pressão diminui, o equilíbrio desloca-se no sentido dos maiores volumes

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3.2 O Princípio de Le chatelier

“It is fortunate that there is a general qualitative principle, called Le Chatelier's principle, that relates to all the applications of the principles of chemical equilibrium (...) Some years after you have finished your college work, you may (unless you become a chemist or work in some closely related field) have forgotten all the mathematical equations relating to chemical equilibrium. I hope, however, that you will not have forgotten Le Chatelier's principle.”

Linus Pauling

A importância do Princípio de Le chatelier

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Quando um sistema em equilíbrio é sujeito a uma

perturbação única (como a alteração da concentração,

da temperatura ou da pressão), o equilíbrio desloca-se

no sentido que contraria essa perturbação, até se

estabelecer novo equilíbrio.

Princípio de Le Chatelier

Se a concentração de um reagente aumentar

O equilíbrio desloca-se no sentido que contraria esse aumento (consumo do reagente)

Se a temperatura aumentar

O equilíbrio desloca-se no sentido que contraria esse aumento (sentido endotérmico)

Se a pressão aumentar

O equilíbrio desloca-se no sentido que contraria esse aumento (sentido do menor volume das substâncias gasosas)

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a) Efeito da concentração

NH3(aq) + H2O(l) NH4+(aq) + HO-(aq)

NH3(aq) + Fenolftaleína

Adicionando NH4Cl(s)...

... a reacção desloca-se no sentido inverso (em oposição ao aumento de [NH4

+]) diminuindo [HO-], descorando a fenolftaleína.

...a solução descora.

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b) Efeito da temperatura

2 NO2(g) N2O4(g) H = - 57,2 kJ / mol

H

Castanho-avermelhado Incolor

O sistema contraria a diminuição da temperatura formando mais N2O4, com libertação de calor.

Reacção exotérmica

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c) Efeito da pressão

Incolor

2 NO2(g) N2O4(g)

Castanho-avermelhado

Aumentando a pressão

O sistema reagiu ao aumento de pressão diminuindo [NO2] e aumentando [N2O4] (menor número de moléculas de gás).

Menor volumeMaior volume Cu(s) + HNO3

NO2(g)

NO2(g)

Aspectos práticos

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Resumo Geral

Efeito da concentração: a A + b B c C

Efeito da pressão (p): a A(g) + b B(g) c C(g)

Efeito da temperatura (T): a A(g) + b B(g) c C(g)

Se [A] e/ou [B] aumentaSe [A] e/ou [B] diminui

Se [C] aumentaSe [C] diminui

a + b < ca + b > c a + b = c

Se p aumentaSe p diminui

Se p aumentaSe p diminui

Sem qualquerefeito

di

di d

i

di

Se T aumentaSe T diminui

Se T aumentaSe T diminui

Sem qualquerefeito

Endotérmica (H > 0] Exotérmica (H < 0] Atérmica (H = 0]

di d

i

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Em conjunto

Efeito da concentração: a A + b B c C

Efeito da pressão (p): a A(g) + b B(g) c C(g)

Efeito da temperatura (T): a A(g) + b B(g) c C(g)

Se [A] e/ou [B] aumentaSe [A] e/ou [B] diminui

Se [C] aumentaSe [C] diminui

a + b < ca + b > c a + b = c

Se p aumentaSe p diminui

Se p aumentaSe p diminui

Sem qualquerefeito

di

di d

i

di

Se T aumentaSe T diminui

Se T aumentaSe T diminui

Sem qualquerefeito

Endotérmica (H > 0] Exotérmica (H < 0] Atérmica (H = 0]

di d

i

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