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EQUILÍBRIOS QUÍMICOSEQUILÍBRIOS QUÍMICOSQuímica A – Colégio Maxi CuiabáQuímica A – Colégio Maxi Cuiabá
CONCEITO DE PROCESSO REVERSÍVELCONCEITO DE PROCESSO REVERSÍVEL
Considere os seguintes processo:
H2O (l)
H2O (g) H2O (g)
H2O (l)
V 1 V2
V1 : Velocidade de evaporação
V2 : Velocidade de condensação
Reação 1 - DIRETA
Reação 2 - INVERSA
Num processo reversível há sempre duas reações simultâneas
H2O (l) H2O (g)
O EQUILÍBRIO É UM ESTADO ATINGIDO O EQUILÍBRIO É UM ESTADO ATINGIDO POR REAÇÕES REVERSÍVEISPOR REAÇÕES REVERSÍVEIS
Velocidade das reações
Tempo
Velocidade da reação inversa (V2)
Velocidade da reação direta (V1)
T
Em T temos que:
V1 = V2
SISTEMA EM EQUILÍBRIO QUÍMICO
H2O (l) H2O (g)
H2O (l) H2O (l)
H2O (g)H2O (g)
12
O EQUILÍBRIO DAS REAÇÕES PODE SER O EQUILÍBRIO DAS REAÇÕES PODE SER ATINGIDO EM DIFERENTES CONDIÇÕESATINGIDO EM DIFERENTES CONDIÇÕES
Considere o seguinte processo que atinge o equilíbrio em 3 situações diferentes::
N2O4 (g) 2 NO2 (g)
Concentração (mol/L)
Tempo
Concentração (mol/L)
Tempo
[N2O4] < [NO2][N2O4] > [NO2] [N2O4] = [NO2]
Concentração (mol/L)
Tempo
AS CARACTERÍSTICAS DE UM SISTEMA EM AS CARACTERÍSTICAS DE UM SISTEMA EM EQUILÍBRIOEQUILÍBRIO
• No equilíbrio as reações direta e inversa continuam ocorrendo ininterruptamente.
• As velocidades das reações direta e inversa são iguais.
• As concentrações de todos os participantes (reagentes e produtos) tornam-se constantes e não necessariamente iguais.
• Esse tipo de equilíbrio somente ocorre em sistemas fechados (onde não há troca de matéria com o ambiente).
A CONSTANTE DE EQUILÍBRIOA CONSTANTE DE EQUILÍBRIO
1 N2O4 (g) 2 NO2 (g)
VREAÇÃO = kVELOCIDADE x [REAGENTE] a
V1 = k1 x [N2O4]1 V2 = k2 x [NO2]2
No equilíbrio temos V1 = V2
k1x [N2O4]1 = k2x [NO2]2
21
A CONSTANTE DE EQUILÍBRIOA CONSTANTE DE EQUILÍBRIO
a A + b B c C + d D
A constante de equilíbrio é igual à razão entre as concentrações de produtos e reagentes, elevados as seus coeficientes estequiométricos
EXERCÍCIO : ESCREVER E EXPRESSÃO DA EXERCÍCIO : ESCREVER E EXPRESSÃO DA CONSTANTE DE EQUILÍBRIOCONSTANTE DE EQUILÍBRIO
H2 (g) + I2 (g) 2 HI (g)
3 H2 (g) + N2 (g) 2NH3 (g)
Fe(s) + 3 Ag+ (aq) Fe+3 (aq) + 3 Ag (s)Sólidos não
participam do cálculo da constante
KKP P : APENAS PARA SISTEMAS COM GASES : APENAS PARA SISTEMAS COM GASES
H2 (g) + I2 (g) 2 HI (g)
Numa mistura gasosa, as pressões parciais dos gases são proporcionais às suas concentrações em mol/L
Constante em termos de concentrações (Kc ) Constante em termos de pressões parciais (KP)
““TABELINHA” PARA CÁLCULO DA TABELINHA” PARA CÁLCULO DA CONSTANTE DE EQUILÍBRIO:CONSTANTE DE EQUILÍBRIO:
Considere um sistema fechado à temperatura de 100 OC , com volume de 1 litro, onde são adicionados 10 mols de N2O4
Calcule o valor da constante de equilíbrio dessa reação sabendo-se que, ao final do processo foram produzidos 4 mols de NO2
Reação N2O4 NO2
1 N2O4 (g) 2 NO2 (g)
INÍCIO 10 mol/L 0 mol/L
Concentração (mol/L)
Tempo
REAÇÃO4 mol/L
FORMADOS
EQUILÍBRIO 4 mol/L
42 mol/L
CONSUMIDOS
10
8
8 mol/L
““TABELINHA” PARA CÁLCULO DA TABELINHA” PARA CÁLCULO DA CONSTANTE DE EQUILÍBRIO:CONSTANTE DE EQUILÍBRIO:
DESLOCAMENTO DE EQUILÍBRIODESLOCAMENTO DE EQUILÍBRIOPRINCÍPIO DE Le ChatelierPRINCÍPIO DE Le Chatelier
DESLOCAMENTO DE EQUILÍBRIO DESLOCAMENTO DE EQUILÍBRIO OCORRE QUANDO AS OCORRE QUANDO AS VELOCIDADES DOS PROCESSOS DIRETO E INVERSO SÃO VELOCIDADES DOS PROCESSOS DIRETO E INVERSO SÃO ALTERADASALTERADAS
3 H2 (g) + N2 (g) 2NH3 (g) DIRETA
INVERSA
Se VDIRETA = VINVERSA SISTEMA EM EQUILÍBRIO CONCENTRAÇÃO DAS ESPÉCIES É CONSTANTE
Se VDIRETA > VINVERSA EQUILÍBRIO DESLOCADO PARA O SENTIDO DOS PRODUTOS
Se VDIRETA < VINVERSA EQUILÍBRIO DESLOCADO PARA O SENTIDO DOS REAGENTES
COMO PODEMOS DESLOCAR UM EQUILÍBRIO?COMO PODEMOS DESLOCAR UM EQUILÍBRIO?
Estudaremos alguns fatores que podem (ou não) provocar deslocamentos em equilíbrios
1 - TEMPERATURA
2 – PRESSÃO DE SISTEMAS COM GASES
3– ALTERAÇÕES DA CONCENTRAÇAO DE REAGENTES
4 – EFEITOS DO CATALISADOR
PRINCÍPIO DE LE CHATELIERPRINCÍPIO DE LE CHATELIERPRINCÍPIO DA FUGA ANTE A FORÇAPRINCÍPIO DA FUGA ANTE A FORÇA
1 – TODO SISTEMA REVERSÍVEL TENDE AO ESTADO DE EQUILÍBRIO
2 – UMA VEZ ATINGIDO O ESTADO DE EQUILÍBRIO, ESTE É MANTIDO A MENOS QUE SE PROVOQUE ALGUMA ALTERAÇÃO NO SISTEMA
3 – QUANDO SE PROVOCA UMA ALTERAÇÃO NUM SISTEMA EM EQUILÍBRIO, ESTE REAGE NO SENTIDO DE ANULAR O EFEITO DESSA ALTERAÇÃO. DESSA FORMA O SISTEMA TENDE A RETORNAR A UM NOVO ESTADO DE EQILÍBRIO
EFEITO DA TEMPERATURAEFEITO DA TEMPERATURA
3 H2 (g) + N2 (g) 2NH3 (g) ∆H < 0 DIRETA
INVERSA
Energia
Caminhode
Reação
∆H
SISTEMA
CALOR
SISTEMA
CALOR
TEMPERATURA
TEMPERATURA
FAVORECIMENTO DA REAÇÃO ENDOTÉRMICA
FAVORECIMENTO DA REAÇÃO EXOTÉRMICA
A CONSTANTE DE EQUILÍBRIO DEPENDE DA A CONSTANTE DE EQUILÍBRIO DEPENDE DA TEMPERATURATEMPERATURA
3 H2 (g) + N2 (g) 2NH3 (g) ∆H < 0 DIRETA
INVERSA
Constante de equilíbrio
Temperatura (K)T1 T2
K1
K2
Quando T aumenta
K diminui
Diminui a concentração de produtos
EFEITO DA PRESSÃO EM SISTEMAS COM EFEITO DA PRESSÃO EM SISTEMAS COM GASESGASES
3 H2 (g) + N2 (g) 2NH3 (g)DIRETA
INVERSA
4 mols de gases 2mols de gases
SISTEMA PRESSÃO
SISTEMA PRESSÃO
DESLOCAMENTO PARA A MENOR QUANTIDADE DE GASES
DESLOCAMENTO PARA A MAIOR QUANTIDADE DE GASES
EFEITO DA CONCENTRAÇÃO DOS REAGENTESEFEITO DA CONCENTRAÇÃO DOS REAGENTES
GLICOSE FRUTOSE
VDIRETA = kDIRETA x [GLICOSE] VINVERSA= kINVERSA x [FRUTOSE]
CH
CH
CH
CH
CH2
CH
OH
OH
OH
OH
O
OH C
CH
CH
CH
CH2
CH2
OH
OH
OH
OH
OH
O
ADIÇÃO DE GLICOSE
ADIÇÃO DE FRUTOSE
VDIRETA > VINVERSA
VDIRETA < VINVERSA
DESLOCAMENTO PARA A DIREITA
DESLOCAMENTO PARA A ESQUERDA
EFEITO DA CONCENTRAÇÃO DOS REAGENTESEFEITO DA CONCENTRAÇÃO DOS REAGENTES
GLICOSE FRUTOSE
VDIRETA = kDIRETA x [GLICOSE] VINVERSA= kINVERSA x [FRUTOSE]
CH
CH
CH
CH
CH2
CH
OH
OH
OH
OH
O
OH C
CH
CH
CH
CH2
CH2
OH
OH
OH
OH
OH
O
DIMINUIÇÃO DE GLICOSE
DIMINUIÇÃO DE FRUTOSE
VDIRETA < VINVERSA
VDIRETA > VINVERSA DESLOCAMENTO PARA A DIREITA
DESLOCAMENTO PARA A ESQUERDA
EFEITO DA CONCENTRAÇÃO DOS REAGENTESEFEITO DA CONCENTRAÇÃO DOS REAGENTES
2 CrO4 - 2
(aq) + 2 H\+ (aq) Cr2O7 – 2 (aq) + H2O (l)
AMARELO ALARANJADO
ADIÇÃO DE ÍONS H+ (MEIO ÁCIDO)
DESLOCAMENTO PARA A “DIREITA”
CONSIDERE UM SISTEMA FECHADO ONDE [CrO4 -2 ] > [Cr2O4
-2]
EFEITO DA CONCENTRAÇÃO DOS REAGENTESEFEITO DA CONCENTRAÇÃO DOS REAGENTES
2 CrO4 - 2
(aq) + 2 H\+ (aq) Cr2O7 – 2 (aq) + H2O (l)
AMARELO ALARANJADO
ADIÇÃO DE ÍONS OH - (MEIO ALCALINO)
H + (aq) + OH – (aq) → H2O (l)
DESLOCAMENTO PARA A “ESQUERDA”
CONSIDERE UM SISTEMA FECHADO ONDE [CrO4 -2 ] < [Cr2O4
-2]
O CATALISADOR O CATALISADOR NÃONÃO DESLOCA EQUILÍBRIOS DESLOCA EQUILÍBRIOS
Considere uma reação genérica:
A + B C + D; ∆H < 0 Energia
Caminho de Reação
∆H
A + B
C + D
ENERGIA DE ATIVAÇÃO DA REAÇÃO DIRETA SEM CATALISADOR
ENERGIA DE ATIVAÇÃO DA REAÇÃO DIRETA COM CATALISADOR
O CATALISADOR AUMENTA A VELOCIDADE DA REAÇÃO DIRETA
Considere uma reação genérica:
A + B C + D; ∆H < 0 Energia
Caminho de Reação
∆H
A + B
C + D
ENERGIA DE ATIVAÇÃO DA REAÇÃO INVERSA SEM CATALISADOR
ENERGIA DE ATIVAÇÃO DA REAÇÃO INVERSA COM CATALISADOR
O CATALISADOR AUMENTA A VELOCIDADE DA REAÇÃO INVERSA
O CATALISADOR O CATALISADOR NÃONÃO DESLOCA EQUILÍBRIOS DESLOCA EQUILÍBRIOS
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