química 3 - apostila 4 - pÁgina de quÍmicaprofjoaoneto.com/2010/quimica3_apostila4.pdf · ......
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QUÍMICA 3 - APOSTILA 4
Prof. Msc João Neto
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Em um sistema fechado, o equilíbrio é atingido quando: as propriedades macroscópicas ficam inalteradas; no estado final, coexistem reagentes e produtos; as concentrações das espécies participantes permanecem constantes; as velocidades das reações direta e inversa são iguais.
A (g) + B(g) C(g) + D(g)
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Análise Gráfica do Equilíbrio
Prof. Msc João Neto 4
Prof. Msc João Neto 5
6Prof. Msc João Neto
Prof. Msc João Neto 7
Quando o equilíbrio é atingido com a concentração de reagentemaior que a do produto: [R] > [P] no equilíbrio
É uma reação que ocorre com maior extensão no sentido deformação dos reagentes e, evidentemente, com menor extensão nosentido de formação dos produtos.
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Quando o equilíbrio é atingido com maior concentração de produtodo que de reagente: [P] > [R] no equilíbrio
A reação ocorre em maior extensão para a formação dos produtos e,evidentemente, com menor extensão no sentido de formação dosreagentes
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Quando o equilíbrio é atingido com concentrações iguais deproduto e de reagente: [R] = [P] no equilíbrio
Ambas as reações, direta e inversa, ocorrem com mesmaintensidade.
Kc – constante de equilíbrio em termos deunidades de concentrações em quantidade dematéria (mol/L).
De sua expressão, não participam substâncias queapresentam concentração constante como, porexemplo, um sólido, e o seu valor varia com atemperatura.
322
23
322
]][[][
][][
23
YXXYK
RPK
XYYX
cc =⇒=
→+
10Prof. Msc João Neto
Kp – constante de equilíbrio em termos deunidades de pressões parciais (atm ou mmHg).
De sua expressão, só participam substânciasgasosas, e o seu valor também varia com atemperatura.
322
23
322
))(()(
][][
23
pYpXpXYK
RPK
XYYX
pp =⇒=
→+
11Prof. Msc João Neto
Prof. Msc João Neto 12
ncp RTKK ∆= )(
Sólidos e líquidos
estão fora
Só entra gases
13Prof. Msc João Neto
Prof. Msc João Neto 14
Kc e Kp só irão alterar-se se variar atemperatura. A constante de equilíbrio,para uma dada reação, dependeunicamente da temperatura.
Se o valor de K é menor do que 1, aconcentração do reagente predomina, istoé, a reação ocorre em pequena extensão, daesquerda para a direita.
Se K é grande, a formação do produto éfavorecida, isto é, a reação ocorre emgrande extensão, da esquerda para a direita.
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A expressão da constante de equilíbrio éfeita pela concentração molar dosprodutos elevados aos seus expoentesestequiométricos, dividida pelosreagentes elevados com seus expoentes.
17Prof. Msc João Neto
2
3
2
322
23
322
225
0016,036,0
]2,0][20,0[]60,0[
]][[][
][][
23
−=
=⇒=
=⇒=
→+
MK
KK
YXXYK
RPK
XYYX
c
cc
cc
18Prof. Msc João Neto
19Prof. Msc João Neto
20Prof. Msc João Neto
]22,0][22,0[]56,1[
]][[][
][][
02
222
222
=
=⇒=
>∆→+
c
cc
K
YXXYK
RPK
HXYYX
Prof. Msc João Neto 21
Prof. Msc João Neto 22
Prof. Msc João Neto 23
Prof. Msc João Neto 24
4,3375,34
5,13]2[
]5,1.[]3[][
].[][
5,132.
5,133/
005.
22
2
2
23
22
2
223
≅⇒=⇒=
=⇒=
+→←
ccc
cc
KKK
KSO
OSOK
Lmol
Lmol
LmolEqu
Lmol
Lmolx
LmolCR
LmolInic
OSOSO
Prof. Msc João Neto 25
Prof. Msc João Neto 265,25,022][][5,05,011][][
21
63525
255]1[]2[5
]1[]2[5
]1[]2[25
]1].[1[]2].[2[25
]].[[]].[[
2211./
1211.
2
22
2
2
22
2
22
22
222
⇒+⇒+=⇒−⇒−=
⇒=
=⇒+=−
+=−⇒−
+=
−
+=⇒
−
+=
−−++
=⇒=
++−−
+→+
xHeCOxOHeCO
x
xxx
xxxx
xx
xx
xxxx
OHCOHCOK
xxxxEquxxxxCRL
molL
molL
molL
molInic
HCOOHCO
c
Prof. Msc João Neto 27
Prof. Msc João Neto 28
34
7
22
43
24
53
)(5)(3)(4
105101105
)101()101).(105(
)()).((
2
−−
−
−
−−
×=⇒×
×=
×
××=
=
+→←
pp
p
p
ggg
KK
K
pNbClpNbClpNbClK
NbClNbClNbCl
29Prof. Msc João Neto
30Prof. Msc João Neto
42,0415,053,022,0
)53,0()47,0).(47,0(
][]].[[
147,0
147,0
153,0][
47,047,053,0.47,047,047,0/
001.
3
25
1
)(2)(3)(5
≅⇒=⇒=
=⇒=
=
+→←
ccc
cc
ggg
KKK
KPCl
ClPClK
Lmol
Lmol
Lmol
Vn
molmolmolequilmolmolmolPC
molInic
ClPClPCl
31Prof. Msc João Neto
32Prof. Msc João Neto
xy
x>yVx>Vy
25,041
2.21.1
]].[[]].[[
=⇒=
=⇒=
+→←+
cc
cc
KK
KBADCK
DCBA
Prof. Msc João Neto 33
Deslocamento de equilíbrio
Concentração
Pressão
Temperatura
Concentração
↑[ ] – desloca para o lado oposto
↓[ ] – fica do mesmo lado
N2 + 3H2 2NH3
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↑[N2] – desloca p/ direita (favorece produtos)
Temperatura
↑T – desloca para o lado ΔH>0
↓T – desloca para o lado ΔH<0
A + B AB ΔH=+10kJ
Endotérmico
Prof. Msc. João Neto 35
Pressão
↑P – desloca para o lado volume <
↓P – desloca para o lado volume >
A(g) + B(g) AB(g)
Volume <
Volume >
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37Prof. Msc João Neto
38Prof. Msc João Neto
Endotérmico
39Prof. Msc João Neto
Exotérmico
40Prof. Msc João Neto
Exotérmico
↑volume ↓Pressão
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Equilíbrio iônico
][1log
3+=
OHpH
][1log −=
OHpOH
143 10]].[[ −−+ =OHOH
Prof. Msc. João Neto 42
)º25(1410][12
10][5
10][][log
123
53
33
CpOHpHOHpH
OHpHOHouOHpH pH
=+=⇒=
=⇒=
=−=
−+
−+
−++
Prof. Msc. João Neto 43
[H+] pH caráter
10-3 3 Ácido
10-7 7 Neutro
10-11 11 Básico
Solução 1: pH=3 [H+]=10-3
Solução 2: pH=5 [H+]=10-5
Solução 1 é 100 vezes mais ácida que solução 2
Prof. Msc. João Neto 44
Solução Tampão Conceito: Manter o pH do meio praticamente constante,
mesmo com adições moderadas de ácidos ou bases.
Composição Química:Ácido Fraco e sal derivado desse ácido
Ex: Ácido Acético e Acetato de Sódio
Base fraca e um sal derivado desta base
Ex: Hidróxido de amônio e Cloreto de Amônio
Obs: O tampão pode ser considerado um equilíbrio parconjugado ácido-base de Bronsted-Lowry.
45Prof. Msc João Neto
46Prof. Msc João Neto
Ácido
Ácido
Básico
Básico
Neutro
Neutro
Prof. Msc João Neto 47
Prof. Msc João Neto 481000
101010
10][
10][
8
10][
10][
11
)(
36
3
6
83
3
112
=
=⇒=
=
=
=
=
=
=
−
−
−−
−+
−−
−+
razão
razãorazão
OH
H
pH
NaHCO
OH
H
pH
OHMg
49Prof. Msc João Neto
50Prof. Msc João Neto
48,952,0103,3log10log
103,31log
][1log
103,3][
1033,0][103
10][
10103].[10]].[[
1013101101
3)(
10
10
10
95
14
514
555
33
2
=−=⇒−=
×=⇒=
×=
×=⇒×
=
=×⇒=
××××
+ →
−+
−+
−+−
−+
−+−−+
−−−
−+
pHpHpH
pHH
pH
H
HH
HOHH
OHAlOHAl OH
Prof. Msc João Neto 51
Hidrólise Salina: Quando um sal é dissolvido emágua, pode ocorrer uma reação chamada hidrólise,que é o inverso da reação de neutralização.
águaSalBaseÁcido +→←+neutralização
hidrólise
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Prof. Msc João Neto 53
Prof. Msc João Neto 54
Prof. Msc João Neto 55
Caráter Hidrólise Kh
Ácido ForteNeutro
Não apresenta hidrólise
-Base Forte
Ácido ForteÁcido
Hidrólise do cátionBase Fraca
Ácido FracoBásico
Hidrólise do ânionBase Forte
Ácido Fraco***
Hidrólise do cátion e do
ânionBase Fraco***Depende do
valor do Ka e do Kb
b
wh K
KK =
a
wh K
KK =
ba
wh KK
KK×
=
56Prof. Msc João Neto
57Prof. Msc João Neto
⇒⇒
⇒⇒
⇒⇒
⇒⇒
⇒⇒
⇒⇒
⇒⇒
⇒⇒
−
+
−
+
−
+
−
+
ForteÁcidoHClCl
FracaBaseOHNHNHClNH
ForteÁcidoSOHSO
ForteBaseNaOHNaSONa
ForteÁcidoHClCl
FracaBaseOHZnZnZnCl
FracoÁcidoHCNCN
ForteBaseNaOHNaNaCN
ÁcidocaráterdeSal
NeutrocaráterdeSal
ÁcidocaráterdeSal
BásicocaráterdeSal
444
422
442
22
2)(
58Prof. Msc João Neto
59Prof. Msc João Neto
pHAcidezpH
Acidez
ÁcidocaráterdeSal
BásicocaráterdeSal
NeutrocaráterdeSal
ClNHNaClNaF
ForteÁcidoHClCl
FracaBaseOHNHNHClNH
ModeradoÁcidoHFF
ForteBaseNaOHNaNaF
ForteÁcidoHClCl
ForteBaseNaOHNaNaCl
<>>
<
−
+
−
+
−
+
<<
⇒⇒
⇒⇒
⇒⇒
⇒⇒
⇒⇒
⇒⇒
4
444
60Prof. Msc João Neto
++
−−
+→+
+→+
→
HOHNHOHNH
OHHFOHF
hidrólisesofreNãoNaCl
424
2
Produto de Solubilidade
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Produto de solubilidade não deve serconfundido com solubilidade!
Solubilidade é a quantidade máxima de umasubstância que pode ser dissolvida emdeterminada quantidade de solvente, enquantoproduto de solubilidade é o nome dado a umaconstante de equilíbrio.
Prof. Msc João Neto 63
Prof. Msc João Neto 64
10S
55S
24
2S
555
24
24
24
2S
24
24
10K
1010K
]SO][Ba[K
101010
SOBaBaSO)b
]SO][Ba[K)a
SOBaBaSO
−
−−
−+
−−−
−+
−+
−+
=
×=
=
+→←
=
+→←
Prof. Msc João Neto 65
Prof. Msc João Neto 66
14S
255S
22S
555
22
53
12
22
102,3K)104(102K
]F][Ca[K
104102102
F2CaCaF
mol102yg1056,1y
g78mol1mol.g78
38219F40140Ca
CaF
F2CaCaF
−−−
−+
−−−
−+
−−
−
−+
×=→×××=
=
×××
+→←
×=×−−−−−−−
−−−−−
=×==×=
+→←
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M10]CrOAg[
M10M102M10
CrOAg2CrOAg
xM10
x10x4
104
x4104]x[]x2[104
]CrO[]Ag[K
xx2x
CrOAg2CrOAg
442
444
2442
4
3 12312
312212
24
2s
2442
−
−−−
−+
−
−−
−−
−+
−+
=
×
+→←
=
=⇒=×
=×⇒=×
=
+→←
69Prof. Msc João Neto
70Prof. Msc João Neto
5
6
33
24
2
333
24
24
105,2
1025
105105
]][[
105105105
−
−
−−
−+
−−−
−+
×=
×=
×××=
=
×××
+→←
S
S
S
S
K
K
K
SOBaK
SOCaCaSO
71Prof. Msc João Neto
72Prof. Msc João Neto
12
84
244
22
444
22
104
104101
)102(101
]][[
1012101101
2)(
−
−−
−−
−+
−−−
−+
×=
×××=
×××=
=
××××
+→←
S
S
S
S
K
K
K
OHMgK
OHMgOHMg
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Prof. Msc João Neto 74
Prof. Msc João Neto 75
Aumentar o rendimento quer dizer que deveremos deslocar a reação no sentido direto, ou seja, para a direita, onde passaremos a ter mais metanol. Julgando as afirmativas:a)↓pressão – desloca para o lado que o volume é maior (esquerda);b)↑temperatura – desloca para o lado que a reação é endotérmica, ou seja, para aesquerda;c)↑H2 – desloca para a direita onde será consumido;d)O catalisador não desloca o equilíbrio. Apenas aumenta a velocidade;e)↓CO – o equilíbrio favorece o lado que está o composto. Lado esquerdo.
ExotérmicaEndotérmica
<Volume>Volume
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Exotérmica
Volumes iguais
Aumentar a velocidade da reação direta quer dizer que deveremos deslocar a reação nosentido direto, ou seja, para a direita. É importante observar que os fatores que alteram avelocidade vão influenciar no resultado. Julgando as afirmativas:a) ↑ concentração – desloca para o lado oposto ao qual está o composto. A concentração é umfator que aumenta a velocidade da reação – lado direito;b) ↓ concentração – desloca para o lado que a reação é endotérmica, ou seja, para a esquerda;Quando diminuímos a concentração, reduzimos assim a velocidade.c)↑Temperatura – aumenta a velocidade da reação;d)O catalisador aumenta a velocidade da reação tanto direta quanto inversa;e)Pulverizar é reduzir a pó. Nesse caso a superfície de contato aumenta, aumentando assim avelocidade da reação.
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9][
1log
][][
10][
10][101
10][][
?][
101][
9
145
14
5
=⇒=
=<
=
=××
=×
=
×=
−
+−
−−
−−−
−−+
−
−+
pOHOH
pOH
ácidoHOH
OH
OH
OHH
OH
H
Prof. Msc João Neto 80
Prof. Msc João Neto 81
Bicarbonato sofre hidrólise, aumentando o pH (solução é básica (antiácido).
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básicocaráterOHHCNOHCN
fracoácidoHCNCN
fortebaseNaOHNa
CNNaNaCN
LmolMmolymLy
mLmolmolxgx
gmolmolg
xNxC
xNa
NaCN
−−
−
+
−+
+→+
⇒=
⇒=
+→
==−−−−−−−−
−−−−−−=−−−−−−−
−−−−−
======
2
/4,04,01000
2501,01,09,4
491/49
1411412112
23123
Prof. Msc João Neto 84
Prof. Msc João Neto 85
22
22
]].[[
2
−+
−+
=
+→
IPbK
IPbPbI
s
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Prof. Msc João Neto 87
][105,3][1035,0
][100,125][10125,0
][108
101].[]108[101
][]102[101][][
102
23)(
34
934
8
34
16234
16
2349
2523
4925
234
3325234
32
3
34
2243
−−−−
−−−−
−−
−−−−
−−−−+
−
−+
=×⇒=×
=×⇒=×
=×
×⇒×=×
×=×⇒=
×
+→
POPO
POPO
POPO
POPOCaK
POCaPOCa
s
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