![[SINDAE] Leis e Decretos sobra a ARSAL](https://static.fdocumentos.com/doc/165x107/568c54b21a28ab4916bfd795/sindae-leis-e-decretos-sobra-a-arsal.jpg)
EQUILÍBRIO QUÍMICO Reações completas ou irreversíveis São reações nas quais os reagentes...
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EQUILÍBRIO QUÍMICO
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EQUILÍBRIO
QUÍMICO
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 % !
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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
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A reversibilidade de uma reação pode ser relacionada com o seu rendimento !
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ICO Para a reação gasosa (com baixo rendimento) :
CO + H2O CO2 + H2
Concentração (mol/L)
CO = H2O
CO2 = H2
tempo
Reação com baixo rendimento
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A mesma reação, com alto rendimento
CO + H2O CO2 + H2
Concentração (mol/L)
CO2 = H2
CO = H2O
tempo
Reação com alto rendimento
Sob o ponto de vista da cinética química, as reações reversíveis podem ocorrer em dois sentidos
(direto e inverso) representados por
R P
com uma velocidade direta (vdireta ou v1) e uma velocidade inversa (vinversa
ou v2).
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Considerando-se uma reação química genérica:
aA + bB xX + yY
A velocidade direta será:
v1 = k1 [A]a[B]b
a qual diminui com o passar do tempo.
A velocidade inversa será:
v2 = k2 [X]x[Y]y
que no início é nula e vai aumentanto !
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A medida que a reação avança a velocidade direta vai diminuindo e a inversa aumentando, até o momento em que as duas tornam-se iguais e a
velocidade global nula ! vdireta = vinversa
v1 = k1 [A]a[B]b e v2 = k2 [X]x[Y]y
Esse momento é chamado de Equilíbrio Químico.
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As variações de velocidade direta e inversa, até alcançar o equilíbrio, podem ser representadas pelo diagrama abaixo.
0
2
4
6
8
10
velocidade
1 4 7
10 13 16tempo
velocidades e equilíbrio
velocidade direta
velocidade inversa
equilíbrio químico
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Se as duas velocidades (direta e inversa) são iguais ao atingir o equilíbrio, então:
v1 = v2
k1[A]a[B]b = k2[X]x[Y]y
isolando os termos semelhantes resulta:
KCCCC
kk
cb
B
a
A
y
Y
x
X
2
1
.
.
CAa , CB
b ,... = concentrações molares de A, B,...
Kc = constante de equilíbrio (concentrações)
CAa = [A]a , ...
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Algumas reações e as constantes Kc
(em função de concentrações)
Generalizando
Kc = [Produtos]p / [Reagentes]r
Reação Constantes
N2 + 3H2 2NH3 Kc = [NH3]2 / [N2].[H2]3
PCl5 PCl3 + Cl2 Kc = [PCl3].[Cl2] / [PCl5]
SO3 + 1/2 O2 SO3 Kc = [SO3] / [SO2].[O2]1/2
2H2 + S2 2H2S Kc = [H2S]2 / [H2]2.[S2]
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Equilíbrio químico em reações gasosas
Considere a formação da amônia, que ocorre em fase gasosa, num balão de volume V, em certa temperatura T sendo que cada gás
exerce uma pressão parcial Px
N2(g) + 3H2(g) 2 NH3(g)
A pressão de cada gás pode ser calculada a partir da expressão: P = nx R T / V onde:
nx / V = [X]
logo: P = [X] R T
[X] = molaridade ; R = constante dos gases e T = temperatura absoluta (K)
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Se a reação ocorrer em fase gasosa a constante de equilíbrio pode ser expressa em função das pressões parciais exercidas pelos
componentes gasosos:
PPPPK b
B
a
A
y
Y
x
Xp .
.
lembre que:
V
nRT P
P = pressão ; V = volume ; n = número de mols ; T = temperatura (K)
R = constante universal dos gases = 0,082 atm.L/mol.K
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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
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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
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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”.
Deslocamento do equilíbrio químico (Princípio de Le Chatelier)
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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.
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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 ( ).
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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
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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 !
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exo
T
T
desloca ou favorece o
sentido
desloca ou favorece o
sentido
endo
Abaixamento da temperatura
Elevação da temperatura
exotérmica
endotérmica
Ex.:
2 H2(g) + O2(g) 2 H2O(g) H < 0
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3 - Influência das variações na pressão total
N2O4(g) ↔ 2NO2(g)
Incolor castanho escuro 1 V 2 V
H = + 57 KJ
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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).
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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.
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4 – Efeito de um catalisador
Ação do catalisador : substância que diminui a Energia de ativação.
No caso dos equilíbrios, o catalisador diminui igualmente as energias de ativação nos dois sentidos. Com isso,ele aumenta a velocidade da reação direta e também da reação inversa.
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4 – Efeito de um catalisador
O catalisador reduz a Ea tanto para a reação direta como para a inversa.
O catalisador não modifica a constante de equilíbrio nem desloca o equilíbrio.
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Deslocamento - Resumo
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Deslocamento - Resumo
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Deslocamento – TSC
A síntese da amônia (NH3) pode ser representada pela equação
N2(g) + 3H2(g) ⇄ 2NH3(g) ΔH = - 92,4 kJ/mol.
Qual o efeito sobre o equilíbrio, se:
a) aumentar a temperatura.
b) diminuir a pressão.
c) aumentar a concentração de NH3.
d) aumentar as concentrações de N2 e H2.
e) adicionar um bom catalisador
►Desloca para a ESQUERDA
►Desloca para a ESQUERDA
►Desloca para a ESQUERDA
►Desloca para a DIREITA
► Não afeta o equilíbrio. O catalisador, apenas, faz com que o equilíbrio seja atingido mais rapidamente.
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Equilíbrios no cotidiano
1. Galinho do tempo
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Equilíbrios no cotidiano
2. Cáries dentárias
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Equilíbrios no cotidiano
3. Odor de peixes
O odor de peixe é causado por um composto de fórmula CH3–NH2, chamado metilamina, proveniente da decomposição de certas proteínas do peixe. Este composto é uma base parecida com a amônia (NH3).
íon metilamônioSem cheiro
H3C–NH2 + H2O H⇄ 3C–NH3+ + OH –
metilaminaCom cheiro
