Post on 11-Jul-2015
QUÍMICA GERAL
Escola de Engenharia Industrial Metalúrgica Universidade Federal Fluminense
Volta Redonda - RJ
Prof. Dr. Ednilsom Orestes 25/04/2016 – 06/08/2016 AULA 17
REVERSIBILIDADE DAS REAÇÕES
©2010, 2008, 2005, 2002 by P. W. Atkins and L. L. Jones
𝑁2(𝑔) + 3 𝐻2(𝑔) ⟶ 2 𝑁𝐻3(𝑔) 2 𝑁𝐻3(𝑔) ⟶𝑁2(𝑔) + 3 𝐻2(𝑔)
𝑉 𝑅 → 𝑃 ≡ 𝑉(𝑃 → 𝑅)
QUEIMA DO METANO SOLUÇÃO DE GLICOSE 𝟐 𝑵𝑶𝟐(𝒈) ⇌ 𝑵𝟐𝑶𝟒(𝒈)
CONDIÇÃO DE EQUILÍBRIO QUÍMICO:
Reação direta e inversa ocorrendo e à mesma velocidade.
©2010, 2008, 2005, 2002 b
y P
. W
. A
tkin
s a
nd L
. L. Jones
Δ𝐺 ⟶ 0
Composição específica. Pressão ou concentração.
P(SO2) P(O2) P(SO3) PT K
0,660 0,390 0,084 1,134 0,0415
0,038 0,220 0,0036 0,2616 0,0409
0,110 0,110 0,0075 0,2275 0,0423
0,950 0,880 0,180 2,010 0,0408
1,44 1,98 0,410 3,830 0,0409
Gulberg & Waage, 1864
2 𝑆𝑂2(𝑔) + 𝑂2(𝑔) ⇌ 2 𝑆𝑂3(𝑔) (1000 K)
Lei da Ação das Massas
P(SO2) P(O2) P(SO3) PT K
0,660 0,390 0,084 1,134 0,0415
0,038 0,220 0,0036 0,2616 0,0409
0,110 0,110 0,0075 0,2275 0,0423
0,950 0,880 0,180 2,010 0,0408
1,44 1,98 0,410 3,830 0,0409
𝐾 =𝑃𝑆𝑂3 𝑃o
2
𝑃𝑆𝑂2 𝑃o 2𝑃𝑂2 𝑃o
=𝑃𝑆𝑂3
2
𝑃𝑆𝑂22𝑃𝑂2
Gulberg & Waage, 1864
2 𝑆𝑂2(𝑔) + 𝑂2(𝑔) ⇌ 2 𝑆𝑂3(𝑔) (1000 K)
Lei da Ação das Massas
P(SO2) P(O2) P(SO3) PT 𝐾
0,660 0,390 0,084 1,134 0,0415
0,038 0,220 0,0036 0,2616 0,0409
0,110 0,110 0,0075 0,2275 0,0423
0,950 0,880 0,180 2,010 0,0408
1,44 1,98 0,410 3,830 0,0409
Gulberg & Waage, 1864
2 𝑆𝑂2(𝑔) + 𝑂2(𝑔) ⇌ 2 𝑆𝑂3(𝑔) (1000 K)
Lei da Ação das Massas
𝐾 =𝑃𝑆𝑂3 𝑃o
2
𝑃𝑆𝑂2 𝑃o 2𝑃𝑂2 𝑃o
=𝑃𝑆𝑂3
2
𝑃𝑆𝑂22𝑃𝑂2
𝐾 =𝑃𝑆𝑂3 𝑃o
2
𝑃𝑆𝑂2 𝑃o 2𝑃𝑂2 𝑃o
=𝑃𝑆𝑂3
2
𝑃𝑆𝑂22𝑃𝑂2
Gulberg & Waage, 1864
2 𝑆𝑂2(𝑔) + 𝑂2(𝑔) ⇌ 2 𝑆𝑂3(𝑔) (1000 K)
P(SO2) P(O2) P(SO3) PT 𝐾
0,660 0,390 0,084 1,134 0,0415
0,038 0,220 0,0036 0,2616 0,0409
0,110 0,110 0,0075 0,2275 0,0423
0,950 0,880 0,180 2,010 0,0408
1,44 1,98 0,410 3,830 0,0409
𝑲 é adimensional !
Lei da Ação das Massas
LEI DA AÇÃO DAS MASSAS
No equilíbrio, a composição da mistura
de reação pode ser expressa em
termos de uma constante (K).
𝐾 =pressão parcial de produtos
pressão parcial de reagentesequilíbrio
𝑎𝐴(𝑔) + 𝑏𝐵(𝑔) ⇌ 𝑐𝐶(𝑔) + 𝑑𝐷(𝑔)
𝐾 =𝑃𝐶
𝑐 𝑃𝐷𝑑
𝑃𝐴𝑎 𝑃𝐵
𝑏
CONSTANTE DE EQUILÍBRIO
4𝑁𝐻3(𝑔) + 5𝑂2(𝑔) ⇌ 4𝑁𝑂(𝑔) + 6𝐻2𝑂(𝑔)
𝐾𝑃 =𝑃𝑁𝑂
4 𝑃𝐻2𝑂6
𝑃𝑂25𝑃𝑁𝐻3
4
2𝐻2𝑆(𝑔) + 3𝑂2(𝑔) ⇌ 2𝑆𝑂2(𝑔) + 2𝐻2𝑂(𝑔)
𝐾𝑃 =𝑃𝑆𝑂2
2𝑃𝐻2𝑂
2
𝑃𝐻2𝑆2𝑃𝑂2
3
𝐾𝑃 =𝐶 𝑐 𝐷 𝑑
𝐴 𝑎 𝐵 𝑏𝑅𝑇[𝑐+𝑑− 𝑎+𝑏 ] = 𝐾𝐶(𝑅𝑇)
Δ𝑛
Δ𝑛 = 𝑛produtos − 𝑛reagentes
CONSTANTE DE EQUILÍBRIO Se não forem gases...
𝐶𝑎𝐶𝑂3(𝑠) ⇌ 𝐶𝑎𝑂(𝑠) + 𝐶𝑂2(𝑔)
𝐾𝑃 = 𝑃𝐶𝑂2
Atividade de uma substância 𝐽 (𝑎𝐽) pode ser 𝑃𝐽 ou [𝐽].
Sólidos e líquidos (solvente) puros: 𝑎𝐽 = 1.
𝐾𝑃 =𝑃𝐶
𝑐 𝑃𝐷𝑑
𝑃𝐴𝑎 𝑃𝐵
𝑏 e 𝑃𝐽 =𝑛𝐽𝑅𝑇
𝑉𝐽= 𝐽 𝑅𝑇 então:
𝐾𝑃 =[𝐶]𝑅𝑇 𝑐 [𝐷]𝑅𝑇 𝑑
[𝐴]𝑅𝑇 𝑎 [𝐵]𝑅𝑇 𝑏=
𝐶 𝑐 𝑅𝑇 𝑐 𝐷 𝑑 𝑅𝑇 𝑑
𝐴 𝑎 𝑅𝑇 𝑎 𝐵 𝑏 𝑅𝑇 𝑏
𝑍𝑛(𝑠) + 2𝐻𝐶𝑙(𝑎𝑞) ⇌ 𝑍𝑛𝐶𝑙2(𝑎𝑞)
𝐾 =𝑍𝑛𝐶𝑙2𝐻𝐶𝑙 2
CONSTANTE DE EQUILÍBRIO Se não forem gases...
𝐶𝑎(𝑂𝐻)2(𝑠) ⇌ 𝐶𝑎(𝑎𝑞)2+ + 2𝑂𝐻(𝑎𝑞)
−
𝐾 = 𝐶𝑎2+ 𝑂𝐻− 2
𝑁𝑖(𝑠) + 4𝐶𝑂(𝑔) ⇌ 𝑁𝑖 𝐶𝑂 4(𝑔)
𝐾 =𝑃𝑁𝑖 𝐶𝑂 4
𝑃𝐶𝑂4
𝑂2(𝑔) ⇌ 𝑂2(𝑎𝑞)
𝐾 =[𝑂2]
𝑃𝑂2
Solvente quase puro: 𝑎𝑠𝑜𝑙𝑣𝑒𝑛𝑡𝑒 = 1
CONSTANTE DE EQUILÍBRIO
Atividades, 𝑎J são números puros.
Valores numéricos da pressão (bars) ou da molaridade (m/L).
Válido para gases em baixas pressões e soluções diluídas.
Ignorar as interações intermoleculares em ambos os casos.
𝐾 =atividade dos produtos
tividades dos reagentes𝑒𝑞
=𝑎C
𝑐 𝑎D𝑑
𝑎A𝑎 𝑎B
𝑏
Em 400℃, a constante de equilíbrio 𝐾 de 2𝑆𝑂2(𝑔) + 𝑂2(𝑔) ⇌ 2𝑆𝑂3(𝑔) é
3,1 × 104. Qual é o valor de 𝐾𝑐 nessa temperatura?
𝑃𝑜 = 1 bar e 𝑐𝑜 = 1 mol ∙ L−1
𝐾𝐶 =𝐾𝑃
𝑅𝑇 Δ𝑛 =3,1 × 104
8,3145 × 10−2 L ∙ bar ∙ K−1mol−1 × 673 K −1 = 1,7 × 106
A constante de equilíbrio, 𝐾, da síntese de amônia é 41 em 127℃. Qual o
valor de 𝐾𝑐 nessa temperatura
[Resposta: Δ𝑛 = −2; logo, 𝐾𝑐 = 4,5 × 104]
Em 127,0 ℃, a constante de equilíbrio 𝐾 de 𝑁2𝑂4(𝑔) ⟶ 2𝑁𝑂2(𝑔) é 47,9. Qual
é o valor de 𝐾𝑐 nessa temperatura?
Energia Livre de Gibbs
depende das pressões
parciais ou concentrações
de reagentes e produtos.
Tendência, ou então a espontaneidade,
depende da composição da mistura.
CTE DE EQUILÍBRIO & TERMODINÂMICA
Se Δ𝐺r < 0, ln𝐾 > 0 e 𝐾 > 1.
Se Δ𝐺r > 0, ln𝐾 < 0 e 𝐾 < 1.
CTE DE EQUILÍBRIO & TERMODINÂMICA
Δ𝐺𝑟 = Δ𝐺𝑟𝑜 + 𝑅𝑇 ln
𝑎𝐶𝑐 𝑎𝐷
𝑑
𝑎𝐴𝑎 𝑎𝐵
𝑏
Δ𝐺𝑟 = Δ𝐺𝑟𝑜 + 𝑅𝑇 ln𝑄
Q = quociente da reação.
𝐾 = 𝑄equilíbrio
No equilíbrio, Δ𝐺𝑟 = 0:
0 = Δ𝐺𝑟𝑜 + 𝑅𝑇 ln𝑄
Δ𝐺𝑟𝑜 = −𝑅𝑇 ln𝑄
DEDUÇÃO
Δ𝐺𝑟 = ∑𝑛𝐺𝑚 𝑝𝑟𝑜𝑑 − ∑𝑛𝐺𝑚(𝑟𝑒𝑎𝑔)
Δ𝐺𝑟 = 𝑐𝐺𝑚 𝐶 + 𝑑𝐺𝑚 𝐷 − 𝑎𝐺𝑚 𝐴 + 𝑏𝐺𝑚 𝐵
Δ𝐺𝑟 = 𝑐 𝐺𝑚𝑜 𝐶 + 𝑅𝑇 ln 𝑎𝐶 + 𝑑 𝐺𝑚
𝑜 𝐷 + 𝑅𝑇 ln 𝑎𝐷− 𝑎 𝐺𝑚
𝑜 𝐴 + 𝑅𝑇 ln 𝑎𝐴 + 𝑏 𝐺𝑚𝑜 𝐵 + 𝑅𝑇 ln 𝑎𝐵
Δ𝐺𝑟 = 𝑐𝐺𝑚𝑜 𝐶 + 𝐺𝑚
𝑜 𝐷 − 𝑎𝐺𝑚𝑜 𝐴 + 𝑏𝐺𝑚
𝑜 𝐵
+ 𝑅𝑇 𝑐 ln 𝑎C + 𝑑 ln 𝑎𝐷 − 𝑎 ln 𝑎𝐴 + 𝑏 ln 𝑎𝐵
Δ𝐺𝑟 = Δ𝐺𝑟𝑜 + 𝑅𝑇 ln 𝑎𝐶
𝑐 + ln 𝑎𝐷𝑑 − ln 𝑎𝐴
𝑎 + ln 𝑎𝐵𝑏
Δ𝐺𝑟 = Δ𝐺𝑟𝑜 + 𝑅𝑇 ln
𝑎𝐶𝑐 𝑎𝐷
𝑑
𝑎𝐴𝑎 𝑎𝐵
𝑏
(b) Como a energia livre de Gibbs de reação
é negativa, a formação dos produtos é
espontânea (como indicado pela região
verde do diagrama) nesta composição e
temperatura.
A energia livre de Gibbs padrão da reação 2𝑆𝑂2(𝑔) + 𝑂2(𝑔) ⟶ 2𝑆𝑂3(𝑔) é
Δ𝐺𝑟𝑜 = −141,74 𝑘𝐽.𝑚𝑜𝑙−1 em 25 ℃. (a) Qual é a energia livre de Gibbs de
reação quando a pressão parcial de cada gás é 100,0 𝑏𝑎𝑟? (b) Qual é a
direção espontânea da reação nessas condições?
a) 𝑄 =100,0 2
100,0 2×(100,0)= 1,0 × 10−2
Δ𝐺𝑟 = Δ𝐺𝑟𝑜 + 𝑅𝑇 ln𝑄 = −153,16 kJ ∙ mol−1
A energia livre de Gibbs padrão da reação 𝐻2(𝑔) + 𝐼2(𝑔) → 2𝐻𝐼(𝑔) é Δ𝐺𝑟
𝑜 = −21,2 𝑘𝐽.𝑚𝑜𝑙−1 em 500𝐾, (𝑅𝑇 = 4,16 𝑘𝐽.𝑚𝑜𝑙−1). Qual é o valor de
Δ𝐺𝑟 em 500𝐾 quando as pressões parciais dos gases são 𝑃𝐻2 = 1,5 𝑏𝑎𝑟,
𝑃𝐼2 = 0,88 𝑏𝑎𝑟 e 𝑃𝐻𝐼 = 0,065 𝑏𝑎𝑟? Qual é a direção espontânea da
reação?
[Resposta: −45 𝑘𝐽.𝑚𝑜𝑙−1, na direção dos produtos]
A energia livre de Gibbs padrão da reação 𝑁2𝑂4(𝑔) → 2𝑁𝑂2(𝑔) é
Δ𝐺𝑟𝑜 = +4,73 𝑘𝐽.𝑚𝑜𝑙−1 , em 298 𝐾 . Qual é o valor de Δ𝐺𝑟 quando as
pressões parciais dos gases são 𝑃𝑁2𝑂4 = 0,80 𝑏𝑎𝑟 e 𝑃𝑁𝑂2 = 2,10 𝑏𝑎𝑟? Qual
é a direção espontânea da reação?
A energia livre de Gibbs padrão de 𝐻2(𝑔) + 𝐼2(𝑔) ⟶𝐻𝐼(𝑔)
é +1,70 𝑘𝐽.𝑚𝑜𝑙−1, em 25,0℃. Calcule a constante de
equilíbrio dessa reação.
ln𝐾 = −Δ𝐺𝑟
𝑜
𝑅𝑇=
1,7 × 103 J ∙ mol−1
8,3145 J ∙ K−1mol−1 × 298,15 𝐾= −0,685
𝑒ln 𝑥 = 𝑥; 𝐾 = 0,50
Equação Química Cte de Equilíbrio
𝑎𝐴 + 𝑏𝐵 ⇌ 𝑐𝐶 + 𝑑𝐷 𝐾1
𝑐𝐶 + 𝑑𝐷 ⇌ 𝑎𝐴 + 𝑏𝐵 𝐾2 = 1 𝐾1 = 𝐾1−1
𝑛𝑎𝐴 + 𝑛𝑏𝐵 ⇌ 𝑛𝑐𝐶 + 𝑛𝑑𝐷 𝐾1𝑛
Sabendo que:
Δ𝐺𝑟𝑜 = Δ𝐻𝑟
𝑜 − 𝑇Δ𝑆𝑟𝑜 e Δ𝐺𝑟
𝑜 = −𝑅𝑇 ln𝐾
ln𝐾 = −Δ𝐺𝑟
𝑜
𝑅𝑇= −
Δ𝐻𝑟𝑜
𝑅𝑇+Δ𝑆𝑟
𝑜
𝑅
𝐾 = 𝑒−Δ𝐻𝑟𝑜 𝑅𝑇 + Δ𝑆𝑟
𝑜 𝑅 = 𝑒−Δ𝐻𝑟𝑜 𝑅𝑇 𝑒Δ𝑆𝑟
𝑜 𝑅
𝐾 é pequeno se Δ𝐻 > 0 ; a menos que Δ𝑆 ≫ 0.
𝐾 < 10−3: Favorece reagentes.
𝐾 > 103: Favorece Produtos.
Suponha que, em uma mistura em equilíbrio contendo 𝐻𝐶𝑙, 𝐶𝑙2 e 𝐻2, a pressão parcial de 𝐻2 é 4,2 𝑀𝑃𝑎 e que a de 𝐶𝑙2 é 8,3 𝑀𝑃𝑎. Qual e a
pressão parcial de 𝐻𝐶𝑙 em 500,0 𝐾, sabendo que 𝐾 = 4,0 × 1018 para 𝐻2(𝑔) + 𝐶𝑙2(𝑔) ⇌ 2𝐻𝐶𝑙(𝑔)?
𝐾 =𝑃𝐻𝐶𝑙
2
𝑃𝐻2𝑃𝐶𝑙2⇒ 𝑃𝐻𝐶𝑙 = 𝐾𝑃𝐻2𝑃𝐶𝑙2 = 1,2 × 102
Suponha que as pressões parciais de 𝐶𝑙2 e 𝐻2 no equilíbrio sejam iguais
a 1,0 𝜇𝑃𝑎. Qual é a concentração molar de 𝐻𝐶𝑙 no equilíbrio em 500,0 𝐾,
sabendo que 𝐾 = 4,0 × 1018?
[Resposta: 𝑃𝐻𝐶𝑙 = 20,0 𝑚𝑏𝑎𝑟]
Suponha que as pressões parciais no equilíbrio de 𝑁2 e 𝑂2 na reação 𝑁2(𝑔) + 𝑂2(𝑔) ⇌ 2𝑁𝑂(𝑔), em 800 𝐾, são iguais a 52 𝑘𝑃𝑎. Qual é a pressão
parcial no equilíbrio (em Pascals) de 𝑁𝑂 se 𝐾 = 3,4 × 10−21 em 800 𝐾?
𝑄 > 𝐾; Δ𝐺 > 0: Favorece reagentes.
“Independente da composição inicial da mistura de reação, a
proporção da mistura tende a se ajustar para que as atividades
resultem no valor de K.”
DIREÇÃO DA REAÇÃO 𝑄 < 𝐾; Δ𝐺 < 0: Favorece produtos.
𝑄 = 𝐾; Δ𝐺 = 0: Equilíbrio.
Uma mistura de hidrogênio, iodo e iodeto de hidrogênio, todos em 55 𝑘𝑃𝑎,
foi introduzida em um recipiente aquecido até 783 𝐾. Nessa temperatura, 𝐾 = +46 para 𝐻2(𝑔) + 𝐼2(𝑔) ⇌ 2𝐻𝐼(𝑔). Diga se HI tem tendência a se formar ou
a se decompor em 𝐻2(𝑔) e 𝐼2(𝑔).
𝑄 =𝑃𝐻𝐼
2
𝑃𝐻2𝑃𝐼2= 1,0
𝑄 < 𝐾: tendência na formação de produtos.
Uma mistura de 𝐻2, 𝑁2 e 𝑁𝐻3 com pressões parciais 22 𝑘𝑃𝑎, 44 𝑘𝑃𝑎 e 18 𝑘𝑃𝑎,
respectivamente, foi preparada e aquecida até 500 𝐾. Nessa temperatura, 𝐾 = 3,6 × 10−2 para a reação 𝑁2(𝑔) + 𝐻2(𝑔) ⇌ 2𝑁𝐻3(𝑔). Verifique se a amônia
tende a se formar ou a se decompor.
[Resposta: 𝑄 = 6,9; tende a se decompor]
Para a reação 𝑁2𝑂4(𝑔) ⇌ 2𝑁𝑂2(𝑔), em 298 𝐾, 𝐾 = 0,15. Uma mistura de 𝑁2𝑂4 e
𝑁𝑂2 com pressões parciais iniciais de 2,4 e 1,2 𝑏𝑎𝑟, respectivamente, foi
preparada a 298 𝐾 . Que compostos terão tendência a aumentar sua
pressão parcial?
CÁLCULOS DE EQUILÍBRIO Sob certas condições, nitrogênio e oxigênio reagem para formar
óxido de dinitrogênio, 𝑁2𝑂. Imagine que uma mistura de 0,482 𝑚𝑜𝑙 de 𝑁2 e 0,933 𝑚𝑜𝑙 de 𝑂2 é colocada em um balão de volume 10,0 𝐿
com formação de 𝑁2𝑂 em 800 𝐾, temperatura em que 𝐾 = 3,2 ×10−28 para a reação 2𝑁2(𝑔) + 𝑂2(𝑔) ⇌ 2𝑁2𝑂(𝑔). Calcule as pressões
parciais dos gases na mistura no equilíbrio.
𝑃𝑁2 =𝑛𝑁2𝑅𝑇
𝑉= 3,21 bar ;
𝑃𝑂2 =𝑛𝑂2𝑅𝑇
𝑉= 6,21 bar;
𝑃𝑁2𝑂 = 0 bar
N2 O2 N2O
Início 3,21 6,21 0
Reage -2x -x +2x
Final 3,21 - 2x 6,21 - x 2x
CÁLCULOS DE EQUILÍBRIO
𝐾 =𝑃𝑁2𝑂
2
𝑃𝑁22𝑃𝑂2
=2𝑥 2
3,21 − 2𝑥 2 × 6,21 − 𝑥
Se 𝐾 é pequeno, 𝑥 deve ser pequeno também!
𝐾 ≅2𝑥 2
3,21 2 × 6,21⇒ 𝑥 ≅ 7,2 × 10−14
• 𝑥 < 5%, aproximação válida.
• 𝑃𝑁2 = 3,21 𝑏𝑎𝑟
• 𝑃𝑂2 = 6,21 𝑏𝑎𝑟
• 𝑃𝑁2𝑂 = 2𝑥 = 1,4 × 10−13 𝑏𝑎𝑟
As pressões parciais iniciais de nitrogênio e hidrogênio em um vaso
rígido selado são 0,010 e 0,020 𝑏𝑎𝑟, respectivamente. A mistura é aquecida até uma temperatura em que 𝐾 = 0,11 para 𝑁2(𝑔) +
3𝐻2(𝑔) ⇌ 2𝑁𝐻3(𝑔). Quais são as pressões parciais de cada substância
na mistura de reação no equilíbrio?
[Resposta: 𝑁2 = 0,010 𝑏𝑎𝑟; 𝐻2 = 0,020 𝑏𝑎𝑟; 𝑁𝐻3 = 9,4 × 10−5 𝑏𝑎𝑟]
O gás cloreto de hidrogênio foi introduzido em um balão que continha iodo sólido até que a pressão parcial atingisse 0,012 𝑏𝑎𝑟. Na temperatura do experimento, 𝐾 = 3,5 × 10−32 para 2𝐻𝐶𝑙(𝑔) +
𝐼2(𝑔) ⇌ 2𝐻𝐼(𝑔) + 𝐶𝑙2(𝑔). Suponha que um pouco de 𝐼2 permanece no
equilíbrio. Quais são as pressões parciais de cada gás na mistura de
reação no equilíbrio?
Suponha que colocamos 3,12 𝑔 de 𝑃𝐶𝑙5 em um recipiente de 500,0 𝑚𝐿 e que a amostra atingiu o equilíbrio com os produtos de decomposição tricloreto de fósforo e cloro em 250 ℃, com 𝐾 =78,3, para a reação 𝑃𝐶𝑙3(𝑔) ⇌ 𝑃𝐶𝑙3(𝑔) + 𝐶𝑙2(𝑔). As três substâncias são
gases em 250 ℃. Encontre a composição da mistura no equilíbrio em mols por litro.
5
23.
PCl
ClPCl
p
ppK
PCl5 PCl3 Cl2
Início 1,30 0,0 0,0
Variação - x + x + x
Equilíbrio 1,30 - x x x
molg
g
M
mn
/4,208
12,3
barPap
m
KKmolJmolp
nRTpV
PCl
PCl
3,1103,1
105
523./3145,8
4,208
12,3
5
34
5
5
3,783,1
.
x
xxK
28,1
6,79
2
1
x
x
barp
barp
barxp
Cl
PCl
PCl
28,1
28,1
02,03,1
2
3
5
Porcentagem de decomposição = 95,0%
O monocloreto de bromo, 𝐵𝑟𝐶𝑙, decompõe-se em bromo e cloro e atinge o equilíbrio 2𝐵𝑟𝐶𝑙(𝑔) ⇌ 2𝐵𝑟2(𝑔) + 𝐶𝑙2(𝑔), com 𝐾 = 32
em 500,0 𝐾. Se, inicialmente, 𝐵𝑟𝐶𝑙 puro esta presente na
concentração 3,30 𝑚𝑏𝑎𝑟, qual é sua pressão parcial na mistura
em equilíbrio?
[Resposta: 0,3 𝑚𝑏𝑎𝑟]
Cloro e flúor reagem em 2500,0 𝐾 para produzir 𝐶𝑙𝐹 e atingem o equilíbrio 𝐶𝑙2(𝑔) + 𝐹2(𝑔) ⇌ 2𝐶𝑙𝐹(𝑔) com 𝐾 = 20,0. Se uma mistura de
gases com 𝑃𝐶𝑙2 = 0,200 𝑏𝑎𝑟, 𝑃𝐹2 = 0,100 𝑏𝑎𝑟 e 𝑃𝐶𝑙𝐹 = 0,100 𝑏𝑎𝑟 entra
em equilíbrio em 2500,0 𝐾, qual é a pressão parcial do 𝐶𝑙𝐹 na
mistura em equilíbrio?
RESPOSTA DO EQUILÍBRIO
PRINCÍPIO DE LE CHATELIER
“Quando uma perturbação exterior é aplicada
a um sistema em equilíbrio dinâmico, ele tende
a se ajustar para reduzir ao mínimo o efeito da
per- turbação.”
Mudança na composição durante a reação.
Compressão da mistura.
Alteração na temperatura.
Presença de catalisadores?
PRODUÇÃO DE AMÔNIA WWII: Aumento na demanda compostos nitrogenados.
𝑁𝑂32− para agricultura e para produção de armas
Extração: Salitre do Chile. 𝑁𝑎𝑁𝑂3 ou 𝐾2𝑁𝑂3.
Pouca quantidade e vulnerável ao ataque.
Fixar N do ar! Como?
Fritz & Haber:
𝑁2(𝑔) + 3𝐻2(𝑔) ⇌ 2𝑁𝐻3(𝑔)
Problema: Reação não vai até o fim!
Reagentes e Produtos coexistem na mistura final.
A Reação “pára” e estabelece-se um equilíbrio entre 𝑁2, 𝐻2 e 𝑁𝐻3.
Equilíbrio Químico entre Reagentes e Produtos.
?
𝑁2(𝑔) + 3𝐻2(𝑔) ⇌ 2𝑁𝐻3(𝑔)
Produção de Amônia
? ?
𝑁2(𝑔) + 3𝐻2(𝑔) ⇌ 2𝑁𝐻3(𝑔)
Produção de Amônia
Adição de H2; adição de NH3
? ?
𝑁2(𝑔) + 3𝐻2(𝑔) ⇌ 2𝑁𝐻3(𝑔)
Produção de Amônia
?
𝑁2(𝑔) + 3𝐻2(𝑔) ⇌ 2𝑁𝐻3(𝑔)
Produção de Amônia
Adicionou-se 0,345 𝑔 de 𝐶𝑙2 (exercício anterior). Qual a composiçcão da mistura no equilíbrio?
)(2)(3)(5 ggg ClPClPCl
PCl5 PCl3 Cl2
Início 0,02 1,28 1,28 + 0,87
Variação + x - x - x
Equilíbrio 0,02 + x 1,28 - x 2,15 – x
molg
g
M
mn
/5,34
345,0
barp
m
KKmolJmolp
Cl
Cl
87,0
105
523./3145,801,0
2
2 34
3,7802,0
15,2.28,1
x
xxK
02,0
7,81
2
1
x
x
barxp
barxp
barxp
Cl
PCl
PCl
13,215,2
26,128,1
04,002,0
2
3
5
(1,28 – x) é uma pressão parcial.
Compressão da Mistura. Aumento da pressão desloca o equilíbrio da reação no sentido de diminuir o número de moléculas de gás.
?
𝑁2(𝑔) + 3𝐻2(𝑔) ⇌ 2𝑁𝐻3(𝑔)
Produção de Amônia
𝑁2(𝑔) + 3𝐻2(𝑔) ⇌ 2𝑁𝐻3(𝑔)
Produção de Amônia
Produção de Amônia
Melhorado por Carl Bosh (ferro), o processo de Haber é usado para produzir quase toda amônia no mundo.
HABER-BOSH
~ 80% Usada como fertilizante.
Produção de Amônia
Catalisadores
Δ𝐺 depende somente das espécies químicas que aparecem na equação química total da reação.
Aumenta a velocidade da reação nos 2 sentidos (caminho alternativo).
Não é consumido nem gerado durante a reação.
Não altera o equilíbrio da mistura.
𝐾 ⟶ 𝐾(𝑇, Δ𝐺)