Professor: José Tiago Pereira Barbosa

2013

Todas as reações tendem alcançar o equilíbrio químico;

Quando as velocidades das reações direta e inversa forem iguais e as concentrações dos reagentes e dos produtos não variarem com o tempo, atinge-se o equilíbrio químico;

O equilíbrio químico não é alcançado instantaneamente;

Segundo o Princípio de Le Châtelier, o equilíbrio químico pode ser perturbado (deslocado).

EQ

UIL

ÍBR

IO Q

UÍM

ICO

Reações completas ou irreversíveis

São reações nas quais os reagentes são totalmente convertidos em produtos, não havendo “sobra” de reagente, ao final da

reação !

Exemplo:

HCl(aq) + NaOH(aq) NaCl(aq) + H2O(l)

Essas reações tem rendimento 100 % !

EQ

UIL

ÍBR

IO Q

UÍM

ICO

Reações incompletas ou reversíveis

São reações nas quais os reagentes não são totalmente convertidos em produtos, havendo

“sobra” de reagente, ao final da reação !

Essas reações tem rendimento < 100 % !

Exemplo:

•Reações de esterificação

CH3COOH + C2H5OH CH3COOC2H5 + H2O EQ

UIL

ÍBR

IO Q

UÍM

ICO

A reversibilidade de uma reação pode ser relacionada com o seu rendimento !

EQ

UIL

ÍBR

IO Q

UÍM

ICO Para a reação gasosa (com baixo rendimento) :

CO + H2O CO2 + H2

Concentração (mol/L)

CO = H2O

CO2 = H2

tempo

Reação com baixo rendimento

EQ

UIL

ÍBR

IO Q

UÍM

ICO

A mesma reação, com alto rendimento

CO + H2O CO2 + H2

Concentração (mol/L)

CO2 = H2

CO = H2O

tempo

Reação com alto rendimento

Reação lenta, hipotética:

A + B C + D

reagentes produtos

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

t0 : A+B →

t1: A+B → C+D

t2: A+B C+D

A

BC ou D

tt0 t1 t2

Consideremos a seguinte reação reversível:

aA + bB cC + dD

Onde a, b, c e d são os coeficientes estequiométricos das espécies A, B, C e D. A constante de equilíbrio da reação a uma determinada temperatura é:

ba

dc

BA

DCK

][][

][][

←→

EQ

UIL

ÍBR

IO Q

UÍM

ICO

Cálculo da constante Kc - exemplo

O PCl5 se decompõe, segundo a equação:

PCl5 PCl3 + Cl2

Ao iniciar havia 3,0 mols/L de PCl5 e ao ser alcançado o equilíbrio restou 0,5 mol/L do reagente não transformado. Calcular Kc.

PCl5 PCl3 Cl2Inic io 3,0 - -

Equilíbrio 0,5 2,5 2,5Reage 2,5 - -

A constante de equilíbrio será:

Kc = [PCl3].[Cl2] / [PCl5] = [2,5].[2,5] / [0,5]

Kc = 12,5 mol/L

EQ

UIL

ÍBR

IO Q

UÍM

ICO

Equilíbrios em reações heterogêneas

Há certas reações, nas quais se estabelece equilíbrio, em que reagentes e/ou produtos encontram-se em estados físicos

distintos, como por exemplo:

I - CaCO3(s) CaO(s) + CO2(g)

II - NH4Cl(s) NH3(g) + HCl(g)

Nesses casos, como a concentração dos componentes sólidos não variam, as constantes não incluem tais componentes.

I - Kc = [CO2] e Kp = PCO2

II - Kc = [NH3].[HCl] e Kp = PHCl . PNH3

EQ

UIL

ÍBR

IO Q

UÍM

ICO

Deslocamento do equilíbrio químico (Princípio de Le Chatelier ou equilíbrio móvel)

Os agentes externos que podem deslocar o estado de equilíbrio são:

1. variações nas concentrações de reagentes ou produtos;

2. variações na temperatura;

3. variações na pressão total.

“Quando um agente externo atua sobre uma reação em equilíbrio, o mesmo se deslocará no

sentido de diminuir os efeitos causados pelo agente externo”.

EQ

UIL

ÍBR

IO Q

UÍM

ICO

1 - Influência das variações nas concentrações

* A adição de um componente (reagente ou produto) irá deslocar o equilíbrio no sentido

de consumí-lo.

* A remoção de um componente (reagente ou produto) irá deslocar o equilíbrio no sentido

de regenerá-lo.

As variações nas concentrações de reagentes e/ou produtos não

modificam a constante Kc ou Kp.

EQ

UIL

ÍBR

IO Q

UÍM

ICO

1 - Influência das variações nas concentrações

Exemplo

Na reação de síntese da amônia

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

I - adicionando N2 ou H2 o equilíbrio desloca-se no sentido de formar NH3 ( ) ;

II - removendo-se NH3 o equilíbrio desloca-se no sentido de regenerá-la ( ).

EQ

UIL

ÍBR

IO Q

UÍM

ICO

2 - Influência das variações na temperatura

Um aumento na temperatura (incremento de energia) favorece a reação no sentido

endotérmico.

Uma diminuição na temperatura (remoção de energia) favorece a reação no sentido

exotérmico.

A mudança na temperatura é o único fator que altera o valor da constante de equilíbrio (Kc ou Kp).

- para reações exotérmicas: T Kc

- para reações endotérmicas: T Kc

EQ

UIL

ÍBR

IO Q

UÍM

ICO

2 - Influência das variações na temperatura

Exemplo

A síntese da amônia é exotérmica:

N2 + 3 H2 2 NH3 H = - 17 kcal/mol

I - um aumento na temperatura favorece o sentido endotérmico ( );

II - um resfriamento (diminuição na temperatura favorece a síntese da amônia, ou seja, o sentido

direto ( ).

Portanto, na produção de amônia o reator deve estar permanentemente resfriado !

EQ

UIL

ÍBR

IO Q

UÍM

ICO

3 - Influência das variações na pressão total

Um aumento na pressão total (redução de volume) desloca o equilíbrio no sentido do menor

número de mols gasosos.

Uma diminuição na pressão total (aumento de volume) desloca o equilíbrio no sentido do maior

número de mols gasosos.

As variações de pressão somente afetarão os equilíbrios que apresentam componentes gasosos, nos quais a

diferença de mols gasosos entre reagentes e produtos seja diferente de zero (ngases 0).

EQ

UIL

ÍBR

IO Q

UÍM

ICO

3 - Influência das variações na pressão total

Exemplo

Na síntese da amônia ocorre diminuição no número de mols gasosos (ngases = - 2)

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

I - um aumento na pressão desloca o equilíbrio no sentido direto, menor no de mols( );

II - uma redução de pressão desloca o equilíbrio no sentido inverso, maior no de mols ( ).

Se a diferença de mols gasosos for nula as variações de pressão não deslocam o equilíbrio.