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Por Chico Andrade

Colégio IDEAL/Aracaju-SE

Parte 1/5

EQUILÍBRIOS QUÍMICOS

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Generalidades.

Há reações químicas que,sob determinadas condições,ocorrem de forma praticamente completa e num único sentido,da esquerda para a direita.A reação inversa,da direita para a esquerda, não ocorre.Dizemos que elas são Reações Espontâneas ou Reações Irreversíveis.

Outras reações,entretanto,ocorrem tanto num sentido como no outro, sob determinadas condições.Elas são chamadas Reações Reversíveis.Quando a velocidade da reação direta é exatamente igual à da reação inversa,dizemos que existe um EQUILÍBRIO QUÍMICO.

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Considere uma reação reversível,numa dada temperatura,onde reagentes e produtos estão misturados.No início,a velocidade da reação direta é maior que a velocidade da reação inversa.Aos poucos,ela vai diminuindo e a outra vai aumentando,até que se tornam iguais.A partir desse instante,desde que a temperatura permaneça constante,há EQUILÍBRIO QUÍMICO.

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Características de um Equilíbrio Químico

1- As velocidades das reações opostas são iguais.

2- As concentrações das substancias envolvidas ficam constantes,não necessariamente iguais.

3- Há uma relação matemática envolvendo as constantes de velocidades da reação direta e da reação inversa(nessa ordem) e as concentrações das substancias.Tal relação define a Constante de Equilíbrio da reação.

4- O equilíbrio é microscopicamente dinâmico,embora macroscopicamente pareça estático.

5 – A Constante de um dado equilíbrio só depende da Temperatura.

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Uma ilustração interessante.Considere a situação onde o regente é colocado inicialmente puro(20 unidades).À medida que passa o tempo, sua concentração vai diminuindo e a concentração do produto vai aumentando,até que após certo tempo elas ficam constantes.O equilíbrio foi atingido.

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Grau de avanço da reação direta no Equilíbrio

Se o número de mols inicial de certo reagente é “n” e uma quantidade “x” reage até atingir o equilíbrio, define-se o grau de avanço através de

= x / n

Veja que :

-Se x = zero ,não houve a reação direta.-Se x = n, a reação direta foi completa.

-Logo, o domínio de x é : zero < x < n

-Com isso,o domínio de é : zero < < um

Na ilustração mostrada anteriormente,veja que

n = 20x = 14

= 0,7 ou 70%

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Cultura Geral-O que esses senhores têm a ver com os Equilíbrios Químicos?

Alguns cientistas estiveram presentes(convidados)na campanha de Napoleão Bonaparte no Egito.Um deles,o químico Claude Bertholet,usou pela primeira vez a expressão “reação reversível”, para explicar a presença de Carbonato de Sódio nos lagos salgados.A alta concentração do NaCl na solução aquosa em contato com as rochas calcárias,permitia inverter a reação que é naturalmente observada em laboratórios.

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Analisando um equilíbrio químico.

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Sobre os óxidos do nitrogênio N2O4 e NO2

O tetróxido de di-nitrogênio,quando puro,é um gás incolor.O dióxido,por sua vez,tem cor castanho escuro.A mistura dos dois gases mostra diversas tonalidades de castanho.Quanto mais claro,há mais tetróxido do que dióxido.Se a tonalidade é mais escura,há mais dióxido de nitrogênio.

A reação de decomposição do Tetróxido absorve calor.Assim,em temperaturas mais altas,o Tetróxido se decompõe mais e a mistura é mais escura porque contém mais NO2. Em temperaturas mais baixas ocorre o contrário.

O frasco da esquerda(mais escuro) tem maior concentração do NO2 e está numa temperatura mais alta.O da direita,com menor concentração de NO2,está em temperatura mais baixa.

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Classificação dos Equilíbrios Químicos.

1- Quanto ao número de fases: Homogêneos (uma fase)e Heterogêneos(duas ou mais fases).

2- Quanto à natureza das espécies presentes: moleculares(não existem íons no equilíbrio) e iônicos( onde existem íons no equilíbrio).

Exemplos :

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Analisando o valor da Constante de Equilíbrio

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Como saber se a reação reversível se encontra em Equilíbrio.

O procedimento é simples:

1- Com os dados de concentrações das substancias,calcule o quociente (Qc) das concentrações usando a expressão matemática da Constante.Há três possibilidades:

a) Qc = Kc . Nesse caso a mistura está em equilíbrio.As velocidades das reações direta e inversa são iguais.

b) Qc > Kc . Quando isso ocorre, as concentrações dos produtos estão maiores que as dos reagentes, e a reação inversa tem maior velocidade.

c) Qc < Kc . Aqui,as concentrações dos produtos devem aumentar e,para tanto,a reação direta deve ter maior velocidade do que a reação inversa.

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Uma análise gráfica :

01 – A curva laranja mostra todos os pontos de equilíbrio entre os dois óxidos de nitrogênio para várias misturas.As concentrações dos gases em qualquer ponto satisfazem o valor da Constante de equilíbrio.

02 – Os pontos 1 e 2 (amarelo) representam misturas fora do ponto de equilíbrio:

O ponto 1 mostra um valor de Q bem maior que o de K.

O ponto 2 mostra um valor de Q bem menor que o de K.

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Um outro exemplo

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e concluindo :

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As Constantes Kp e Kc

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Exercício de aplicação 01. Fritz Haber

Karl Bosch

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O esquema do processo Haber-Bosch

Uma discussão sobre o processo será realizada na segunda parte desse trabalho.

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Ôoops! Nada a ver. Sorry ...

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Exercício de aplicação 02.

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Exercício de aplicação 03

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Exercício de aplicação 04

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F

Vocês, amanhã,em 2012.

Final da parte 1/5