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01-03-2016 1 Sumário UNIDADE TEMÁTICA 1 – Química e Indústria – Equilíbrios e desequilíbrios Produção industrial do amoníaco - Reversibilidade das reações químicas. - Equilíbrio químico como exemplo de um equilíbrio dinâmico. - Situações de equilíbrio dinâmico e desequilíbrio. - A síntese do amoníaco como um exemplo de equilíbrio químico. - Constante de equilíbrio químico, K c : lei de Guldberg e Waage. 29/02/2016 Química e indústria Reversibilidade das reações químicas 29/02/2016 Uma reação química diz-se reversível quando pode ocorrer nos dois sentidos, isto é, os produtos da reação podem também combinar-se entre si para originar os reagentes. Exemplos de reações reversíveis e irreversíveis.

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01-03-2016

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Sumário

UNIDADE TEMÁTICA 1 – Química e Indústria – Equilíbrios e desequilíbrios

Produção industrial do amoníaco

- Reversibilidade das reações químicas.

- Equilíbrio químico como exemplo de um equilíbrio dinâmico.

- Situações de equilíbrio dinâmico e desequilíbrio.

- A síntese do amoníaco como um exemplo de equilíbrio químico.

- Constante de equilíbrio químico, Kc: lei de Guldberg e Waage.

29/02/2016

Química e indústria Reversibilidade das reações químicas

29/02/2016

Uma reação química diz-se reversível quando pode ocorrer

nos dois sentidos, isto é, os produtos da reação podem

também combinar-se entre si para originar os reagentes.

Exemplos de reações reversíveis e irreversíveis.

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Química e indústria Reversibilidade das reações químicas

29/02/2016

O símbolo constituído por duas setas () com sentidos opostos traduz a

reversibilidade de uma reação química.

Os termos reação direta e reação inversa são designações que resultam apenas

de uma convenção.

> Reação direta é aquela em que se considera como reagentes as espécies

químicas que se encontram à esquerda do símbolo ;

> Reação inversa é aquela em que se considera como reagentes as espécies

químicas que se encontram à direita do símbolo .

Química e indústria Reversibilidade das reações químicas

29/02/2016

Outro exemplo prático e conhecido duma reação reversível:

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Química e indústria Reações em equilíbrio

29/02/2016

Se uma reação reversível ocorrer em

sistema fechado acaba por conduzir a

um estado de equilíbrio químico.

Se uma reação reversível ocorrer em

sistema aberto poderá não tender

para um estado de equilíbrio (se os

componentes saírem do sistema).

Química e indústria O equilíbrio químico

29/02/2016

Consideremos a seguinte reação reversível:

a A(g) + b B(g) c C(g)+ d D(g)

Vejamos como varia a velocidade das espécies, até se atingir o equilíbrio químico.

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Química e indústria O equilíbrio químico

29/02/2016

Consideremos a mesma reação reversível:

a A(g) + b B(g) c C(g)+ d D(g)

Vejamos como varia a concentração das espécies, até se atingir o equilíbrio químico.

Química e indústria Aplicar o conhecimento

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Química e indústria Equilíbrio químico – Um estado dinâmico

29/02/2016

Quando uma reação atinge o equilíbrio químico não se observam quaisquer

alterações, a nível macroscópico. Contudo, a reação não pára a nível microscópico:

as reações direta e inversa continuam a decorrer, com igual rapidez, e a

concentração das espécies do sistema mantém-se constante.

Química e indústria Um exemplo de equilíbrio químico

29/02/2016

Quando se faz reagir iodo (I2) com hidrogénio molecular (H2) forma-se iodeto

de hidrogénio (HI). Esta reação ocorre a temperaturas elevadas e os produtos e

reagentes encontram-se em estado gasoso.

I2 (g) + H2(g) 2HI(g)

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Química e indústria Equilíbrio químico

29/02/2016

Um equilíbrio químico, em relação às fases dos seus componentes pode

denominar-se:

Equilíbrio homogéneo e Equilíbrio heterogéneo.

Química e indústria O que é que caracteriza um equilíbrio químico?

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Química e indústria Constante de equilíbrio. Lei de Guldberg e Waage

29/02/2016

Entre 1864 e 1879, Guldberg e Waage

mostraram que, numa reação química o

equilíbrio pode ser atingido partindo dos

reagentes ou dos produtos, uma vez que

este estado se resume a uma competição

entre as reações direta e inversa.

Estes dois cientistas propuseram a lei de

ação das massas (que também ficou

conhecida como lei de Guldberg e Waage)

e chegaram a uma relação matemática

que, mais tarde, viria a ser conhecida

como constante de equilíbrio.

Química e indústria Constante de equilíbrio. Lei de Guldberg e Waage

29/02/2016

Consideremos a reação genérica:

a A + b B c C + d D

A sua constante de equilíbrio (Kc) é o quociente entre o produto das

concentrações (no equilíbrio) dos produtos e o produto das concentrações

dos reagentes, todas elas elevadas aos respetivos coeficientes

estequiométricos.

Assim, à temperatura T, a constante de equilíbrio para esta reação química

genérica é definida pela expressão:

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Química e indústria Resumindo

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Química e indústria Importante

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a A + b B c C + d D

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Química e indústria Exercício 1

29/02/2016

Química e indústria Exercício 2

29/02/2016

Soluções:

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Sumário

UNIDADE TEMÁTICA 1 – Química e Indústria – Equilíbrios e desequilíbrios

Produção industrial do amoníaco

Continuação da lição anterior.

- Quociente da reação, Q.

- Relação entre Kc e Q e o sentido dominante da progressão da reação.

- Relação entre Kc e a extensão da reação.

Exercícios que envolvem equilíbrio químico.

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Química e indústria Quociente de reação

Um modo de saber se o sistema está ou não em equilíbrio, e caso não esteja em

que sentido está a evoluir, consiste em comparar a constante de equilíbrio (Kc)

com o chamado quociente de reação, (Q).

O quociente de reação, Q é uma expressão que tem a mesma forma que a

constante de equilíbrio, na qual as concentrações não são necessariamente as

concentrações de equilíbrio.

Consideremos a reação genérica:

a A + b B c C + d D

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Química e indústria Quociente de reação

Um modo de saber se o sistema está ou não em equilíbrio, e caso não esteja em

que sentido está a evoluir, consiste em comparar à mesma temperatura a

constante de equilíbrio (Kc) com o chamado quociente de reação, Q.

01/03/2016

Química e indústria Quociente de reação

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Química e indústria Quociente de reação

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Química e indústria Quociente de reação

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Química e indústria Exemplo

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Química e indústria Relação entre Kc e a extensão da reação

Para um dado sistema reacional, define-se a constante de equilíbrio, Kc, como

uma relação entre as concentrações, no equilíbrio, dos produtos e dos

reagentes, a uma dada temperatura.

a A + b B c C + d D

Pelo valor da constante de equilíbrio de uma reação podemos perceber qual

o grau de conversão dos reagentes em produtos da reação.

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Química e indústria Qual a relação entre Kc e Kc’

Em Química, a extensão de uma reação química é medida pelo grau de

conversão dos reagentes em produtos.

Portanto, reações com constantes de equilíbrio muito elevadas são reações

muito extensas, ou seja, têm rendimentos muito elevados.

Deste modo é fácil perceber que a extensão das duas reações

varia na razão inversa. Isto é, se a reação for muito extensa no

sentido direto será pouco extensa no sentido inverso e vice-versa. cc

KK

1'

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Química e indústria Relação entre Kc e a extensão da reação

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Química e indústria Extensão duma reação

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Química e indústria Relação entre Kc e a extensão da reação

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Química e indústria Exercício 1

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Química e indústria Exercício 2

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1. Fazer exercícios do livro, página 48 e 49.

TPC

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