equilíbrio químico 2

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EQUILÍBRIO QUÍMICO Profa. Loraine Jacobs DAQBI [email protected] http://paginapessoal.utfpr.edu.br/lorainejacobs

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Equilibrio quimico

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Equilíbrio Dinâmico Importância Numérica da Expressão de Equilíbrio

Quanto maior o valor de K maior a quantidade deproduto formada/reagente consumido.

Quanto menor o valor de K menor a quantidadede produto formada/reagente consumido.

][reagentes

[produtos] =K

Equilíbrio Dinâmico Invertendo a Equação Química

K

1=K'

[D][C]

[B][A] = K' B +A D + C

[B][A]

[D][C] =K D + C B +A

eqeq

eqeq

eqeq

eqeq

dc

ba

ba

dc

badc

dcba

Equilíbrio Dinâmico Invertendo a Equação Química

◦ Exemplo:

Ag+(aq) + CN-

(aq) AgCN(s)

AgCN(s) Ag+(aq) + CN-

(aq)

]CN].[[Ag

1 =K

- ]CN][[Ag = K -'

Equilíbrio Dinâmico Ajustando a Estequiometria da Reação

◦ Coeficiente estequiométrico Influência direta no K

◦ Quando for alterada a escrita da equação o valor de Kserá diretamente alterado.

Equilíbrio Dinâmico Ajustando a Estequiometria da Reação

◦ Exemplo:

][O][CH][NH

O][H[HCN] = K

][O][CH][NH

O][H[HCN] = K

O3H +HCN O2

3 CH +NH

O6H +2HCN 3O 2CH +NH2

3/2

243

3

2

23

2

2

4

2

3

6

2

2

1

(g)2(g)(g)24(g)(g)3

(g)2(g)(g)24(g)(g)3

Equilíbrio Dinâmico Concentrações no Equilíbrio

◦ Através do valor de K e das concentrações iniciais épossível descobrir quando uma reação química chega aoseu estado de equilíbrio.

◦ Exemplo:

◦ Dada a reação:

◦ Calcule as concentrações no equilíbrio para H2 e I2,quando as concentrações iniciais forem de: [H2] =0,5mol/L; [I2] = 0,5mol/L e K = 59,3 (400ºC)

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

Equilíbrio Dinâmico Concentrações no Equilíbrio

◦ Exemplo:

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

H2 I2 HI

[ ] inicial 0,05 0,05 0,00

∆[ ] -x -x +2x

[ ] final

Equilíbrio Dinâmico Concentrações no Equilíbrio

◦ Exemplo:

◦ Pela estequiometria temos que a proporção de H2 e I2 é1:1 enquanto a proporção de HI para ambos é 1:2.

◦ Desta forma temos que:

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

H2 I2 HI

[ ] inicial 0,05 0,05 0,00

∆[ ] -x -x +2x

[ ] final

Equilíbrio Dinâmico Concentrações no Equilíbrio

◦ Exemplo:

◦ Pela estequiometria temos que a proporção de H2 e I2 é1:1 enquanto a proporção de HI para ambos é 1:2.

◦ Desta forma temos que:

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

H2 I2 HI

[ ] inicial 0,05 0,05 0,00

∆[ ] -x -x +2x

[ ] final 0,05-x 0,05-x 2x

Equilíbrio Dinâmico Concentrações no Equilíbrio

◦ Exemplo:

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

K =[HI]2

[H2 ][I2 ]

(2x)2

(0.050 x)(0.050 x) 59.3

(2x)2

(0.050 x)(0.050 x) 59.3

2x

0.050 x 7.70

0.39 = 9.70x

x = 0.040

Equilíbrio Dinâmico Concentrações no Equilíbrio

◦ Exemplo:

◦ A concentração no equilíbrio é calculada através do valorde x:

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

mol/L 0.080=2x=[HI]

mol/L 0.010=0.040-0.050=][I=][H

x-0.050=][I=][H

22

22

Deslocamento de Equilíbrio Toda e qualquer alteração da velocidade da

reação direta ou da reação inversa, provocandomodificações nas concentrações das substânciase levando o sistema a um novo estado deequilíbrio.

Deslocamento de Equilíbrio

Princípio de Le Chatelier

“Quando um fator externo age sobre um sistema em equilíbrio,

este se desloca, procurando minimizar a ação do fator

aplicado”

Fatores que alteram o equilíbrio

◦ Concentração

◦ Pressão

◦ Temperatura

◦ Catalisador

Fatores que alteram o equilíbrio

Concentração

CH3COOH(l) + C2H5OH(l) CH3COOC2H5(l) + H2O(l)

TEMPO

Kc:?

Fatores que alteram o equilíbrio

Concentração

Adição de 1 mol de CH3COOH(l)

TEMPO

Q:?

Kc: Lembrando que não houve T e P ?

Fatores que alteram o equilíbrio

Concentração

Fatores que alteram o equilíbrio

Pressão N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g)

Fatores que alteram o equilíbrio

Pressão

◦ Pressão desloca para volume ( no de mols)

◦ Pressão desloca para volume ( no de mols)

Fatores que alteram o equilíbrio

Pressão

◦ Deslocamento em equilíbrios biológicos

Hem(aq) + O2(g) HemO2(aq)

◦ Altitude Pressão Equilíbrio desloca para O2(g)

Fatores que alteram o equilíbrio

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

H = -109,5kJ/mol

Fatores que alteram o equilíbrio

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

H = -109,5kJ/mol

Alteração de Kc (Não ocorre com P e [ ])

Fatores que alteram o equilíbrio

Temperatura – Alteração de Kc em reações endotérmicas e exotérmicas

Fatores que alteram o equilíbrio

Catalisador◦ Cinética Baixa a Ea e aumenta a velocidade

◦ tempo para o equilíbrio SEM deslocamento

EQUILÍBRIO DE SOLUBILIDADE

Produto de Solubilidade

Kps◦ Presente em equilíbrios heterogêneos onde o Kc deve ser substituído. Ex: FeS(s) Fe2+

(aq) + S2-(aq)

Expressando em Kc = [Fe2+]. [S2-]/[FeS]◦ Sendo FeS sólido, [FeS] é constante

Desta forma: Kc. [FeS] = [Fe2+]. [S2-] onde podemos escrever que:

Kps = [Fe2+]. [S2-]

Kps é constante para cada substância em uma dada T

Produto de Solubilidade

Kps◦ É o produto das concentrações em mol/L dos íons existentes em uma solução saturada, estando cada concentração elevada à potência igual ao coeficiente do íon na equação de dissociação iônica correspondente

Produto de Solubilidade

Kps◦ Observações:

Kps é constante apenas em soluções saturadas de eletrólitos pouco solúveis.

O valor de Kps varia com a temperatura. ◦ Maioria das dissoluções tem H0

Aumento de temperatura Aumento de dissolução Aumento de Kps

Diminuição de temperatura Diminuição de dissolução Diminuição de Kps

◦ Se a dissolução for exotérmica (H0) ocorre o processo contrário.

Produto de Solubilidade

Kps para algunssais comumenteutilizados

Produto de Solubilidade

Relação entre Kps e Solubilidade Molar

◦ Solubilidade molar: é a concentração de um sólido dissolvido presente em uma solução saturada. É facilmente determinada à partir do Kps.

Produto de Solubilidade

Relação entre Kps e Solubilidade Molar

◦ Exemplo: Calcule a solubilidade em mol/L do fosfato de cálcio, sabendo que Kps=2,0.10-33

(aq)

-3

4(aq)2

(s)233 2PO 3Ca )(POCa

3323

4

32 10.0,2].[][ POCaKps

Produto de Solubilidade

◦ Relação entre Kps e Solubilidade Molar Exemplo: Calcule a solubilidade em mol/L do fosfato de cálcio, sabendo que Kps=2,0.10-33

Ca3(PO4)2 Ca2+ PO43-

[ ] inicial Sólido 0 0

∆[ ] Sólido +3x +2x

[ ] final Sólido 3x 2x

(aq)

-3

4(aq)2

(s)233 2PO 3Ca )(POCa

Produto de Solubilidade

Ca3(PO4)2 Ca2+ PO43-

[ ] inicial Sólido 0 0

∆[ ] Sólido +3x +2x

[ ] final Sólido 3x 2x

(aq)

-3

4(aq)2

(s)233 2PO 3Ca )(POCa

Lmolx

xxPOCaKps

/10.1,1

)2.()3(].[][10.0,2

7

2323

4

3233

Produto de Solubilidade

Previsão de PrecipitaçãoFeS(s) Fe2+

(aq) + S2-(aq) - Kps = 5.10-18

Se [Fe2+] e [S2-] multiplicadas tiverem produto menorque 5.10-18 não ocorrerá precipitação.

Se [Fe2+] e [S2-]multiplicadas tiverem produto igual a 5.10-18

a solução estará saturada.

Se [Fe2+] e [S2-]multiplicadas tiverem produto maior que 5.10-18 a solução começará a apresentar precipitado.

Princípio de Le Chatelier

Produto de Solubilidade

Efeito do Íon ComumFeS(s) Fe2+

(aq) + S2-(aq) - Kps = 5.10-18

Se adicionarmos um sal de Ferro (FeCl2; FeSO4. etc.) haverá liberação de Fe2+ e, se adicionarmos um sulfeto (Na2S; K2S; etc.) haverá liberação de S2- .

Princípio de Le Chatelier Pode-se concluir que: qualquer íon comum força a

precipitação de um eletrólito