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01-03-2016
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Sumário
UNIDADE TEMÁTICA 1 – Química e Indústria – Equilíbrios e desequilíbrios
Produção industrial do amoníaco
- Reversibilidade das reações químicas.
- Equilíbrio químico como exemplo de um equilíbrio dinâmico.
- Situações de equilíbrio dinâmico e desequilíbrio.
- A síntese do amoníaco como um exemplo de equilíbrio químico.
- Constante de equilíbrio químico, Kc: lei de Guldberg e Waage.
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Química e indústria Reversibilidade das reações químicas
29/02/2016
Uma reação química diz-se reversível quando pode ocorrer
nos dois sentidos, isto é, os produtos da reação podem
também combinar-se entre si para originar os reagentes.
Exemplos de reações reversíveis e irreversíveis.
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Química e indústria Reversibilidade das reações químicas
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O símbolo constituído por duas setas () com sentidos opostos traduz a
reversibilidade de uma reação química.
Os termos reação direta e reação inversa são designações que resultam apenas
de uma convenção.
> Reação direta é aquela em que se considera como reagentes as espécies
químicas que se encontram à esquerda do símbolo ;
> Reação inversa é aquela em que se considera como reagentes as espécies
químicas que se encontram à direita do símbolo .
Química e indústria Reversibilidade das reações químicas
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Outro exemplo prático e conhecido duma reação reversível:
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Química e indústria Reações em equilíbrio
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Se uma reação reversível ocorrer em
sistema fechado acaba por conduzir a
um estado de equilíbrio químico.
Se uma reação reversível ocorrer em
sistema aberto poderá não tender
para um estado de equilíbrio (se os
componentes saírem do sistema).
Química e indústria O equilíbrio químico
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Consideremos a seguinte reação reversível:
a A(g) + b B(g) c C(g)+ d D(g)
Vejamos como varia a velocidade das espécies, até se atingir o equilíbrio químico.
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Química e indústria O equilíbrio químico
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Consideremos a mesma reação reversível:
a A(g) + b B(g) c C(g)+ d D(g)
Vejamos como varia a concentração das espécies, até se atingir o equilíbrio químico.
Química e indústria Aplicar o conhecimento
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Química e indústria Equilíbrio químico – Um estado dinâmico
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Quando uma reação atinge o equilíbrio químico não se observam quaisquer
alterações, a nível macroscópico. Contudo, a reação não pára a nível microscópico:
as reações direta e inversa continuam a decorrer, com igual rapidez, e a
concentração das espécies do sistema mantém-se constante.
Química e indústria Um exemplo de equilíbrio químico
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Quando se faz reagir iodo (I2) com hidrogénio molecular (H2) forma-se iodeto
de hidrogénio (HI). Esta reação ocorre a temperaturas elevadas e os produtos e
reagentes encontram-se em estado gasoso.
I2 (g) + H2(g) 2HI(g)
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Química e indústria Equilíbrio químico
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Um equilíbrio químico, em relação às fases dos seus componentes pode
denominar-se:
Equilíbrio homogéneo e Equilíbrio heterogéneo.
Química e indústria O que é que caracteriza um equilíbrio químico?
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Química e indústria Constante de equilíbrio. Lei de Guldberg e Waage
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Entre 1864 e 1879, Guldberg e Waage
mostraram que, numa reação química o
equilíbrio pode ser atingido partindo dos
reagentes ou dos produtos, uma vez que
este estado se resume a uma competição
entre as reações direta e inversa.
Estes dois cientistas propuseram a lei de
ação das massas (que também ficou
conhecida como lei de Guldberg e Waage)
e chegaram a uma relação matemática
que, mais tarde, viria a ser conhecida
como constante de equilíbrio.
Química e indústria Constante de equilíbrio. Lei de Guldberg e Waage
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Consideremos a reação genérica:
a A + b B c C + d D
A sua constante de equilíbrio (Kc) é o quociente entre o produto das
concentrações (no equilíbrio) dos produtos e o produto das concentrações
dos reagentes, todas elas elevadas aos respetivos coeficientes
estequiométricos.
Assim, à temperatura T, a constante de equilíbrio para esta reação química
genérica é definida pela expressão:
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Química e indústria Resumindo
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Química e indústria Importante
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a A + b B c C + d D
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Química e indústria Exercício 1
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Química e indústria Exercício 2
29/02/2016
Soluções:
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Sumário
UNIDADE TEMÁTICA 1 – Química e Indústria – Equilíbrios e desequilíbrios
Produção industrial do amoníaco
Continuação da lição anterior.
- Quociente da reação, Q.
- Relação entre Kc e Q e o sentido dominante da progressão da reação.
- Relação entre Kc e a extensão da reação.
Exercícios que envolvem equilíbrio químico.
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Química e indústria Quociente de reação
Um modo de saber se o sistema está ou não em equilíbrio, e caso não esteja em
que sentido está a evoluir, consiste em comparar a constante de equilíbrio (Kc)
com o chamado quociente de reação, (Q).
O quociente de reação, Q é uma expressão que tem a mesma forma que a
constante de equilíbrio, na qual as concentrações não são necessariamente as
concentrações de equilíbrio.
Consideremos a reação genérica:
a A + b B c C + d D
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Química e indústria Quociente de reação
Um modo de saber se o sistema está ou não em equilíbrio, e caso não esteja em
que sentido está a evoluir, consiste em comparar à mesma temperatura a
constante de equilíbrio (Kc) com o chamado quociente de reação, Q.
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Química e indústria Quociente de reação
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Química e indústria Quociente de reação
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Química e indústria Quociente de reação
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Química e indústria Exemplo
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Química e indústria Relação entre Kc e a extensão da reação
Para um dado sistema reacional, define-se a constante de equilíbrio, Kc, como
uma relação entre as concentrações, no equilíbrio, dos produtos e dos
reagentes, a uma dada temperatura.
a A + b B c C + d D
Pelo valor da constante de equilíbrio de uma reação podemos perceber qual
o grau de conversão dos reagentes em produtos da reação.
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Química e indústria Qual a relação entre Kc e Kc’
Em Química, a extensão de uma reação química é medida pelo grau de
conversão dos reagentes em produtos.
Portanto, reações com constantes de equilíbrio muito elevadas são reações
muito extensas, ou seja, têm rendimentos muito elevados.
Deste modo é fácil perceber que a extensão das duas reações
varia na razão inversa. Isto é, se a reação for muito extensa no
sentido direto será pouco extensa no sentido inverso e vice-versa. cc
KK
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Química e indústria Relação entre Kc e a extensão da reação
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Química e indústria Extensão duma reação
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Química e indústria Relação entre Kc e a extensão da reação
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