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Equilíbrio químico
Prof. Edson Nossol
Uberlândia, 17/11/2017
Iniciação à Química II
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Quando as velocidades da reação direta e da reação inversa forem iguais e as concentrações dos reagentes e dos produtos não variarem com o tempo, atinge-se o equilíbrio químico
Energia livre (G), que é a porção da energia total de um sistema que está disponível para realizar trabalho
Energia calorífica (H), ou entalpia, que pode realizar trabalho apenas através de mudança de temperatura ou pressão
A entropia (S) é uma medida do grau de desordem de um sistema
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padrão const. gases quociente da reação
Fase aquosa
Fase gasosa
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No equilíbrio ∆G= 0 e Q=K (constante de equilíbrio)
podemos reescrever
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Relação entre K e Q
• Q < K: ∆G negativo: reação direta (reagentes → produtos)
• Q > K: ∆G positivo: reação direta (produtos → reagentes )
• Q = K: equilíbrio
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Relação entre K e Q
• Q < K: ∆G negativo: reação direta (reagentes → produtos)
• Q > K: ∆G positivo: reação direta (produtos → reagentes )
• Q = K: equilíbrio
Exercício: Se K= 1,9 x 10-4 em 400 °C, e PN2= 5,5 bar PH2=2,2 bar e PNH3= 1,1 bar, em qual sentido a reação irá prosseguir?
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K > 1: produtos
K < 1: produtos K =
𝑃𝑟𝑜𝑑𝑢𝑡𝑜𝑠
𝑅𝑒𝑎𝑔𝑒𝑛𝑡𝑒𝑠
Exemplo:
K= 6,84 a 298 K
Q ? K
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K > 1: produtos
K < 1: produtos K =
𝑃𝑟𝑜𝑑𝑢𝑡𝑜𝑠
𝑅𝑒𝑎𝑔𝑒𝑛𝑡𝑒𝑠
Exemplo:
1000 bar NO2 K= 6,84 a 298 K
Q < K ∆G < 0
Quais as concentrações no equilíbrio?
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K > 1: produtos
K < 1: produtos K =
𝑃𝑟𝑜𝑑𝑢𝑡𝑜𝑠
𝑅𝑒𝑎𝑔𝑒𝑛𝑡𝑒𝑠
Exemplo:
1000 bar NO2 K= 6,84 a 298 K
Q < K ∆G < 0
0,381 bar
0,238 bar
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Exercício: Introduziu-se em um recipiente de aço inox com capacidade de 1 L uma
mistura de 0,500 mol de H2 e 0,500 mol de I2 à temperatura de 430 °C. A constante de equilíbrio K da reação é 54,3 a esta temperatura. Calcule as concentrações de H2, I2 e HI no equilíbrio.
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Efeitos externos sobre o equilíbrio:
Princípio de Le Châtelier
Prof. Edson Nossol
Uberlândia, 17/11/2017
Iniciação à Química II
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Henri Louis Le Châtelier (1850-1936)
• Metalurgia, cimentos, vidros, combustíveis e explosivos • Gestão e processos industriais
Se um sistema em equilíbrio for perturbado externamente, o sistema ajusta-se de forma a minimizar a ação dessa perturbação.
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adição de H2
adição de NH3
Relação entre Q e K
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Relação entre Q e K
Q = [𝑃𝑟𝑜𝑑𝑢𝑡𝑜𝑠]
[𝑅𝑒𝑎𝑔𝑒𝑛𝑡𝑒𝑠] K =
𝑃𝑟𝑜𝑑𝑢𝑡𝑜𝑠
𝑅𝑒𝑎𝑔𝑒𝑛𝑡𝑒𝑠𝑒𝑞
Adição de reagentes
Q < K
Formando mais produtos
Adição de produtos
Q > K
Formando mais reagentes
∆G < 0 ∆G > 0
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Exercício: Para melhorar a qualidade do ar, químicos geralmente removem o enxofre do carvão e do gás natural tratando o combustível contaminado (H2S) com O2 :
2H2S(g) + O2(g) ↔ 2S(s) + 2H2O(g)
O que ocorre com a: (a) [H2O] se O2 é adicionado? (b) [O2] se H2S é removido? (c) [H2S] se O2 é adicionado? (d) [H2S] se enxofre é adicionado?
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Variação no volume Uma diminuição no volume em um sistema gasoso causa um aumento da pressão total
PV= nRT 𝑷 = 𝒏
𝑽 𝑹𝑻
compressão
[P2] e [P4]
Volume dim.
Q= P4
*P2+2
Q<K
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Variação no volume Uma diminuição no volume em um sistema gasoso causa um aumento da pressão total
PV= nRT 𝑷 = 𝒏
𝑽 𝑹𝑻
[P2] e [P4]
Volume
aum.
Q= P4
*P2+2
Q>K
expansão
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Exercício
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Variações na Temperatura
Pressão, Volume e Concentração Sem alteração de K
Temperatura Alteração de K
´direta ´endotérmico (absorve calor)
´inversa ´exotérmico (libera calor)
reagente
reagente
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Variações na Temperatura
Pressão, Volume e Concentração Sem alteração de K
Temperatura Alteração de K
´direta ´endotérmico (absorve calor)
´inversa ´exotérmico (libera calor)
reagente
reagente
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Variações na Temperatura
Aumento da temperatura: K
reagente
Diminuição da temperatura: K
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exo T
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endo T
Um aumento de temperatura favorece reações endotérmicas e uma diminuição de temperatura favorece reações exotérmicas
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Exercício