Equilbrio Qumico

Equilbrio QumicoProfessor Candidato: Carlos Augusto Cabral KramerEdital n 021/2015 DOU n 185 Professor substituto de Instituto de Qumica da UFRN

Nesta aula devemos aprenderO conceito de equilbrio qumico e os princpios que o regem ;

Como expressar o equilbrio qumico de forma quantitativa;

Interpretao dos valores da constante de equilbrio;

Clculo da constante de equilbrio gasoso Kp

Como explicar a radioatividade do gelo seco?

CO2(s)

CO2(g)

CO2(s) CO2(g)

C14O2(g)Mesma Presso e temperatura

Aps certo tempo no frasco, um qumico fez o teste de radioatividade no gelo seco. E o resultado indicava presena de C14

Equilbrio Qumico

O que equilbrio?Equilbrio fsico

Natureza do equilbrio qumicoReversibilidade dos processos qumicosReagentes Produtos

Reao direta Reao inversa Princpio da reversibilidade microscpica

Dupla seta ou setas de equilbrio

Natureza do equilbrio qumicoReao direta Reao inversa

CO2(g) CO2(aq)

CO2(aq) CO2(g)

CO2(g) CO2(aq)

Acontecem ao mesmo tempo

O estado de equilbrio

Vamos imaginar a seguinte situaoA + B C + DIncioFimDepois de certo tempo, a concentrao de C no varia mais.

Concentrao no varia

Estado de equilbrio qumicoA + B C + D

O estado de equilbrioEu acompanhei a concentrao de A, D e C, a partir do tempo 3 a reao parou! A + B C + D

Ser que a reao realmente parou?

O estado de equilbrioO termo parar puramente informal = Ideia de que tudo na reao est esttico

Ela est parada?

Mas no sai do lugar!!!Velocidade da menina = Velocidade da esteira

O estado de equilbrioA + B C + D

Velocidade diretaVelocidade reversaNo equilbrio qumico: Velocidade direta = Velocidade reversaEstado de equilbrio: Estado prprio e definido para cada reao que na ausncia de agentes externos atingido espontaneamente aps certo intervalo de tempo.

Relembrando a lei da velocidadeALei da VelocidadeouLei de Guldberg-Waage (1867)

Cato Maximilian Guldberg (1836-1902)

Peter Waage (1833-1900)A velocidade de uma reao diretamente proporcional ao produto das concentraes molares dos reagentes, para cada temperatura, elevada a expoentes experimentalmente determinados.aA + bB cC + dD V = k[A]a.[B]b

Vlida para reaes que se processam em apenas uma etapa

O estado de equilbrioNo equilbrio qumico dois processos ocorremaA + bB cC + dD

cC + dD aA + bB aA + bB cC + dD

VD = kD[A]a.[B]b

VI = KI[C]c.[D]d

No eq. Qumico: VI = VD

Keq =

Equao do equilbrio

Constante de equilbrio

E qual utilidade da equao do equilbrio?

Interpretando valores da constante de equilbrio

Por que o cido do vinagre no dissolve a salada?O valor da constante de equilbrio da ionizao do cido muito baixo

Interpretando valores da constante de equilbrio

Para constante de equilbrio menor que 1

Keq =

No equilbrio os reagentes em maior concentrao que os produtosKeq < 1

Interpretando valores da constante de equilbrio

Para constante de equilbrio igual a 1

Keq =

No equilbrio qumico as consideraes de produtos e reagente so exatamente iguais (situao rarssima) Keq = 1

Interpretando valores da constante de equilbrio

Para constante de equilbrio maior que 1

Keq =

No equilbrio os produtos esto em maior concentrao que os reagentesKeq > 1

Resolvendo junto com o professorQual deste compostos mais reativo frente a gua

Aldedo Produto hidrolisado K

Ateno aos termos!!!Keq =

As concentraes na equao esto relacionadas uma concentrao PADROA, por exemplo, seria plotado da seguinte maneira[A] = [A]medido [A]Padro [A]

Concentrao padroSe o composto em questo estiver dissolvido em gua ou um gs

[A] = 1 mol/lSe o composto em questo for um lquido ou slido

[A] = Concentrao nas CNTP Concentrao de lquidos e slidos praticamente INVARIVELgua, por exemplo, possui concentrao de 55,5 mol/l

Energia livre de Gibbs padro

Resolvendo junto com o professorMonte a equao de equilbrio para a reao do zinco metlico em cido clordricoZn(s) + HCl(aq) ZnCl(aq) + H2(g)

Zinco metlicoKeq = _[ZnCl(aq)]. [H2]__ [HCl(aq)]

Resolvendo junto com o professorMonte a equao de equilbrio para a reao de decomposio do carbonato de clcio

Constante de equilbrio para clculo mais precisos Usar atividade dos compostos no lugar da concentrao na equao de equilbrio qumicoaA + bB cC + dD

(aB) = .[B] Atividade de BCoeficiente de atividadeConcentrao de B

Constante de equilbrio gasoso KpPara reaes que envolvam gases Presso ~ ConcentraoaA + bB cC + dD

Presso parcial

Relembrando como calcular presso parcialA presso total do sistema corresponde soma das presses parciais exercidas por cada um dos gases que compem a mistura (Ptotal= P1+ P2+ P3+ P4 ou P = p).

essapresso exercida pela mistura gasosa est diretamente relacionada com a quantidade de partculas de cada gsPresso parcial = frao molar x Presso total

Jonh Dalton

Monte a expresso do Kp e calcule seu valor para o sistema a baixo, conforme reao qumica.

Resolvendo junto com o professor

N2O4(g) 2 NO2(g)Presso parcial do NO2 = 2/8 x 10atm = 2,5atm Presso total = 10 atm Presso parcial do N2O4 = 6/8 x 10atm = 7,5atm Kp = 0,83

Assinale abaixo qual alternativa incorreta acerca de um equilbrio qumico:

a) Obrigatoriamente, as concentraes de todas as substncias participantes do equilbrio devem ser iguais.

b) Ambas as reaes (direta e inversa) ocorrem simultaneamente (trata-se de um equilbrio dinmico).

c) As caractersticas macroscpicas do sistema (desde que fechado) no mais se alteram.

d) Os sistemas se deslocam espontaneamente para o estado de equilbrio.

e) A velocidade da reao direta igual velocidade da reao inversa.

Resolvendo junto com o professor

Resolvendo junto com o professorMonte a equao de equilbrio para a reao do zinco metlico em cido clordrico2Na(s) + 2H2O(l) 2NaOH(aq) + H2(g)

Keq = [NaOH(aq)]2. [H2]

Resolvendo junto com o professor(PUC-RS) Um equilbrio envolvido na formao da chuva cida est representado pela equao:

2SO2(g)+ O2(g) 2SO3(g)

Em um recipiente de 1 litro, foram misturados 6 mols de dixido de enxofre e 5 mols de oxignio. Depois de algum tempo, o sistema atingiu o equilbrio; o nmero de mols de trixido de enxofre medido foi 4. O valor aproximado da constante de equilbrio :

a) 0,53b) 0,66c) 0,75d) 1,33e) 2,33

16/12 = 1.33

Resolvendo junto com o professorAnalise o diagrama a seguir que mostra as variaes de concentrao em mol/L de NO2e N2O4at atingirem o equilbrio, dado pela reao

2 NO2(g) N2O4(g)Determine a alternativa que indica o valor correto de Keq nessas condies:

a) 0,25b) 0,5c) 2,5d) 2e) 4

Quadro resumoAs reaes so reversveis

Quando Vd = Vi

As concentraes no variamEquilbrio qumico

Constante de equilbrio

Informaes importante sobre um sistema

Prxima aula Influncia de fatores externos na constante de equilbrio (Princpio de Le Chatelier)

RefernciasMAHAN, Myers. Qumica: um curso universitrio, So Paulo, Editora Edgard Blcher, 1995.

REIS, Martha. Qumica: Fsico-Qumica, So Paulo, Editora FTD, 2007.

RUSSEL, John B., Qumica Geral, So Paulo, Editora McGraw-Hill Ltda, 1994, Volumes 1 e 2.

KOTZ, John C. e TREICHEL, Paul Jr., Qumica e Reaes Qumicas, Rio de Janeiro, LTC Livros Tcnicos e Cientficos Editora S. A., 2002, Volume 2.

ATKINS, Peter e JONES, Loretta. Princpios de Qumica, Porto Alegre, Editora Bookman, 2007.