EQUILÍBRIO QUÍMICOPROF ANA KAROLINE MAIA

REAÇÕES QUÍMICAS E REVERSIBILIDADE

• REVERSÍVEL? O QUE SIGNIFICA ISSO?

• DÊ EXEMPLOS DE FENÔMENOS REVERSÍVEIS

• AS TRANSFORMAÇÕES QUÍMICAS SÃO REVERSÍVEIS?

CONCEITO DE PROCESSO REVERSÍVELConsidere 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)

DESIDRATAÇÃO DO SULFATO DE COBRE PENTAHIDRATADO

(1)Houve transformação química?(2)Depois de adicionada a água ao material houve reação química?(3)Essa reação é reversível? (4) Monte a equação

ESTALACTITE E ESTALAGMITE

RELEMBRANDO CONCEITOS

CARACTERÍSTICAS DO EQUILÍBRIO

• AS VELOCIDADES DA REAÇÃO DIRETA (V1) E DA REAÇÃO INVERSA (V2) SÃO IGUAIS:

• TODO EQUILÍBRIO QUÍMICO É UM EQUILÍBRIO DINÂMICO;

• EXTERNAMENTE, TEM-SE A IMPRESSÃO DE QUE TUDO CESSA, MAS ISSO NÃOOCORRE.

• TANTO A REAÇÃO DIRETA COMO A REAÇÃO INVERSA PERMANECEM OCORRENDO COM A MESMA VELOCIDADE.

HIIH 222

ASSIM SENDO, A CONCENTRAÇÃO DAS ESPÉCIES PRESENTES PERMANECEM CONSTANTES;UMA REAÇÃO REVERSÍVEL TENDE, NATURALMENTE, AO EQUILÍBRIO (ESTADO DE MENOR ENERGIA);O EQUILÍBRIO QUÍMICO SÓ PODE SER OBTIDO NAS REAÇÕES QUE OCORREM EM SISTEMAS FECHADOS (OU SEJA, NÃO OCORRE TROCA DE MATÉRIA).

CARACTERÍSTICAS DO EQUILÍBRIO:

Aberto Fechado Isolado

O equilíbrio de uma reação hipotética

REAÇÃO LENTA, HIPOTÉTICA:

A+B C+DREAGENTES PRODUTOS

Evolução da reaçãoA+B C+D

T0 : REAGENTES A+B A+B →

T1: REAGENTES A+B DIMINUIRAM, FORAM GASTOS PARCIALMENTE E

HOUVE FORMAÇÃO DE ALGUNS PRODUTOS C+D

A+B → C+D

T2: O EQUILÍBRIO ESTABELECIDO, FORMAÇÃO DE C+D É COMPENSADA

PELA FORMAÇÃO DE A+B A+B C+D

Equilíbrio e tempo

T0 : A+B →

T1: A+B → C+D

T2: A+B C+D

A

B

C ou D

tt0 t1 t2

ANÁLISE DE GRÁFICO

O EQUILÍBRIO DAS REAÇÕES PODE SER ATINGIDO EM DIFERENTES CONDIÇÕESConsidere 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

KP : 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 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

4

2 mol/LCONSUMIDOS

10

8

8 mol/L

DESLOCAMENTO DE EQUILÍBRIO

PRINCÍPIO DE LE CHATELIER

DESLOCAMENTO DE EQUILÍBRIO OCORRE QUANDO AS VELOCIDADES DOS PROCESSOS DIRETO E INVERSO SÃO ALTERADAS

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?

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 CHATELIER

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 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 TEMPERATURA

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 GASES

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 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 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 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 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 NÃO 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 NÃO DESLOCA EQUILÍBRIOS