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Equilíbrios Químicos Aulas 44 e 45 Página 52. Conceito de equilíbrio químico Primeira experiência N 2 O 4(g) 2NO 2(g) incolor castanho.

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1 Equilíbrios Químicos Aulas 44 e 45 Página 52

2 Conceito de equilíbrio químico Primeira experiência N 2 O 4(g) 2NO 2(g) incolor castanho

3 Análise microscópica Verificamos que 1 mol de N 2 O 4 se decompõe em 2 mols de NO 2, porém a reação não se completa, ou seja nem todo N 2 O 4 foi consumido na reação. Isso foi comprovado por uma análise química que verificou que após um determinado tempo restam ainda concentração de N 2 O 4 = 0,74 mol/L além da concentração de NO 2 = 0,52 mol/L N 2 O 4(g) 2NO 2(g) incolor castanho

4 Segunda experiência 2NO 2(g) N 2 O 4(g) ) castanho incolor

5 Análise microscópica Inicialmente a coloração castanha intensa vai diminuindo gradualmente, sem, no entanto, desaparecer por completo (incolor), como se esperava já que a reação produz N 2 O 4 que é incolor. A partir de um determinado tempo, verifica-se que a coloração permanece constante, comprovado através de análise experimental que ainda restam NO 2, com uma concentração = 0,52 mol/L e existe também como produto o N 2 O 4 com concentração = 0,74 mol/L 2NO 2(g) N 2 O 4(g) ) castanho incolor

6 Análise gráfica das Experiências Experiência 1Experiência 2

7 Se compararmos os resultados das duas experiências, vamos chegar a conclusão de que, à temperatura de 100 ºC, tanto o sistema contendo 1 mol de N 2 O 4 (experiência 1), quanto aquele formado por 2 mol de NO 2 (experiência 2) caminham espontaneamente para uma situação final em que existem 0,74 mol/L de N 2 O 4 e 0,52 mol/L de NO 2. Em outras palavras nem a reação direta N 2 O 4 2NO 2, nem a reação inversa, 2NO 2 N 2 O 4, se processam completamente. Ambas parecem estar num ponto intermediário, que é denominado situação de EQUILÍBRIO QUÍMICO

8 Equilíbrio químico equilíbrio dinâmico. Equilíbrio químico é a situação na qual as concentrações dos participantes da reação não se alteram, pois as reações direita e inversa estão processando com velocidades iguais. É uma situação de equilíbrio dinâmico. Definição de Equilíbrio Químico aA + bB cD + dD N 2 O 4 2NO 2

9 Equacionando matematicamente o equilíbrio químico reação direita: v 1 = K 1 · [N 2 O 4 ] reação inversa: v 2 = k 2 · [NO 2 ] 2 igualando v 1 e v 2 igualando v 1 e v 2 k 1 · [N 2 O 4 ] = k 2 · [NO 2 ]² k 1 = [NO 2 ]² k 1 · [N 2 O 4 ] = k 2 · [NO 2 ]² k 1 = [NO 2 ]² k 2 [N 2 O 4 ] k 2 [N 2 O 4 ] N 2 O 4 2NO 2 Constante de equilíbrio Kc

10 N 2 O 4 2NO 2 Kc = [NO 2 ]² [N 2 O 4 ] Kc é a constante de equilíbrio

11 Dados para equilíbrio N 2 O 4 2NO 2 à temperatura fixa de 100 ºC

12 constante de equilíbrio não depende das concentrações iniciais A constante de equilíbrio para uma reação, numa certa temperatura, não depende das concentrações iniciais de reagentes e produtos. expressão da constante de equilíbrio em função das concentrações A expressão da constante de equilíbrio em função das concentrações é definida como sendo a multiplicação das concentrações molares dos produtos divida pela dos reagentes, todas elevadas aos respectivos coeficientes estequiométricos. aA + bB cC + dD Reagentes Produtos Kc = [C] c · [D] d [A] a · [B] b

13 H 2(g) + I 2(g) 2HI (g) Kc = __[HI]² [H 2 ]. [I 2 ] 2NH 3(g) N 2(g) + 3H 2(g) Kc = [N 2 ]. [H 2 ] 3 [NH 3(g) ] 2

14 CO 2(g) + C (s) 2CO (g) Kc = [CO] 2 [CO 2 ] Quando no equilíbrio há participantes sólidos, estes não aparecem na expressão da constante de equilíbrio. 3Fe (s) + 4H 2 O (g) Fe 3 O 4(s) + 4H 2(g) Kc = [H 2 ] 4 [H 2 O] 4

15 Espontaneidade de uma reação Vamos tomar dois exemplos de equilíbrio químico e suas constantes de equilíbrio a 25 ºC H 2 + Cl 2 2HCl Kc = 3,8 · 10³³ = [HCl]² [H 2 ]· [Cl 2 ] N 2 + O 2 2NO Kc = 1,0 · = [NO]² [N 2 ] · [O 2 ]

16 mais favorecida maior for o valor da sua constante de equilíbrio Uma reação é tanto mais favorecida, mais COMPLETA (mais espontânea) a uma certa temperatura quanto maior for o valor da sua constante de equilíbrio nessa temperatura, ou seja, existirá mais produto que reagente. Quanto maior ao valor de Kc, mais completa é a reação no sentido reagentes produtos e vice-versa

17 Grau de equilíbrio (α) α = número de mols que reagiram até atingir o equilíbrio número de mols iniciais de reagentes No exemplo em questão α = número de mols que reagiram = 0,26 = número de mols iniciais 1,00 1,00 mol de N 2 O 4 Início 0,74 mol de N 2 O 4 Equilíbrio N 2 O 4(g) 2NO 2(g) incolor castanho 0,26 x 100 = 26%


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