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1 EQUILÍBRIO QUÍMICO. 2 O que é equilíbrio químico? Quais são os aspectos qualitativos e quantitativos mais importantes? EQUILÍBRIO QUÍMICO.

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1 1 EQUILÍBRIO QUÍMICO

2 2 O que é equilíbrio químico? Quais são os aspectos qualitativos e quantitativos mais importantes? EQUILÍBRIO QUÍMICO

3 3 Propriedades de Um Equilíbrio Rosa para azul Co(H 2 O) 6 Cl 2  Co(H 2 O) 4 Cl H 2 O Azul para rosa Co(H 2 O) 4 Cl H 2 O  Co(H 2 O) 6 Cl 2 Sistemas em equilíbrio são: DINÂMICOS (em movimento constante)DINÂMICOS (em movimento constante) REVERSÍVEISREVERSÍVEIS Podem ser atingidos de qualquer direçãoPodem ser atingidos de qualquer direção Sistemas em equilíbrio são: DINÂMICOS (em movimento constante)DINÂMICOS (em movimento constante) REVERSÍVEISREVERSÍVEIS Podem ser atingidos de qualquer direçãoPodem ser atingidos de qualquer direção

4 4 Equilíbrio – dois processos opostos que ocorrem com velocidades iguais, em movimento constante Dinamismo do Equilíbrio Velocidade da reação direta Velocidade da reação inversa = A Velocidade da mulher é igual à Velocidade da esteira, em sentido oposto Tanto a esteira quanto a mulher continuam se movendo, mas macroscopicamente o sistema não se altera

5 5 H 2 O(s)  H 2 O(l)  H 2 O(g) I 2 (H 2 O)  I 2 (CCl 4 ) CO(g) + 2 H 2 (g)  CH 3 OH(g) Dinamismo do Equilíbrio Velocidade da reação direta = Velocidade da reação inversa Co(H 2 O) 4 Cl H 2 O  Co(H 2 O) 6 Cl 2 A  B d i

6 6 Equilíbrio Químico Fe 3+ + SCN - FeSCN 2+ + Fe(H 2 O) 6 3+ Fe(SCN)(H 2 O) SCN - + H 2 O  

7 7 Após um certo tempo, as concentrações de reagentes e produtos se tornam constantes, mas não necessariamente iguais.Após um certo tempo, as concentrações de reagentes e produtos se tornam constantes, mas não necessariamente iguais. As reações direta e inversa continuam depois de atingido o estado de equilíbrio.As reações direta e inversa continuam depois de atingido o estado de equilíbrio. Equilíbrio Químico Fe 3+ + SCN - FeSCN 2+ 

8 8 Exemplos de Equilíbrios Químicos Formação de estalactites e estalagmites CaCO 3 (s) + H 2 O(liq) + CO 2 (g) Ca 2+ (aq) + 2 HCO 3 - (aq) CaCO 3 (s) + H 2 O(liq) + CO 2 (g) Ca 2+ (aq) + 2 HCO 3 - (aq) 

9 9 Reversibilidade no Equilíbrio Químico Tecnicamente, todas as reações químicas são um equilíbrio, ou seja, não se completa. Mas quando a concentração de reagentes ou produtos é MUITO BAIXA, diz-se que a reação aconteceu completamente. Exemplo: H + (aq) + OH - (aq)  H 2 O(l) H + (aq) + OH - (aq) H 2 O (l)

10 10 Teoria das Colisões: Quando 2 moléculas A e B colidem uma com a outra numa orientação apropriada e com suficiente energia, elas podem reagir formando novas moléculas, os produtos C e D. O diagrama de energia potencial para esta colisão, supostamente exotérmica, pode ser apresentado como: Reversibilidade no Equilíbrio Químico

11 11 A + B C + D Energia Potencial Complexo Ativado Reagentes Produtos HH

12 12 Reversibilidade no Equilíbrio Químico A partir de um momento, quantidades significativas de C e D são formadas, e sua concentração começa a aumentar. Torna-se inevitável que uma molécula de C colida com uma de D. Se esta colisão ocorrer com energia e orientação adequadas, elas podem reagir e formar novamente as moléculas originais A e B. Este evento, supostamente endotérmico, apresenta o seguinte diagrama de energia potencial:

13 13 A + B C + D Energia Potencial Complexo Ativado Reagentes Produtos HH

14 14 Reversibilidade no Equilíbrio Químico Qualquer reação que ocorra em extensão significativa tanto nos sentidos direto como inverso é chamada de reação reversível: A + B  C + D

15 15 Aspectos Quantitativos do Equilíbrio Químico CONSTANTE DE EQUILÍBRIO Suponha que a reação a seguir ocorra de forma elementar em ambos os sentidos e que inicialmente apenas A e B estejam presentes no vaso de reação. a A + b B c C + d D a A + b B  c C + d D

16 16 A CONSTANTE DE EQUILÍBRIO A, B Inicialmente, Velocidade da Reação: Velocidade da reação direta Inicialmente C e D não estão presentes, ou seja, não há reação inversa. Há apenas a reação direta:

17 17 A CONSTANTE DE EQUILÍBRIO A, B, C, D Após um certo tempo, a concetração de C e D cresce e a reação inversa começa a acontecer também: Velocidade da Reação: Velocidade da Reação Inversa Conforme a reação prossegue, as concentrações de A e B caem, ao passo que as de C e D aumentam. As velocidades das reações direta e inversa seguem o seguinte comportamento:

18 18 A CONSTANTE DE EQUILÍBRIO Quando as velocidades se tornam iguais, as concentrações de A, B, C e D não mais mudam no tempo. Atingiu-se o equlíbrio químico. No entanto, lembre-se que ao nível molecular tanto a reação direta quanto a inversa continuam ocorrendo, pois o equilíbrio é dinâmico, só que ocorrem continuamente na mesma velocidade.

19 19 A CONSTANTE DE EQUILÍBRIO Para o exemplo realizado na lousa e para uma formulação mais completa, levando-se em conta a lei de ação das massas: Se K é conhecida, pode-se prever as concentrações de reagentes ou produtos.

20 20 Determinação de K 2 NOCl(g) 2 NO(g) + Cl 2 (g) 2 NOCl(g)  2 NO(g) + Cl 2 (g) Coloque 2,00 mol de NOCl em um frasco de 1,00 L. No equilíbrio você encontra 0,66 mol/L de NO. Calcule K. Solução Construa uma tabela de concentrações [NOCl][NO][Cl 2 ] [NOCl][NO][Cl 2 ] Inicial2,0000 Variação Equilíbrio0,66

21 21 Determinação de K 2 NOCl(g) 2 NO(g) + Cl 2 (g) 2 NOCl(g)  2 NO(g) + Cl 2 (g) Coloque 2,00 mol de NOCl em um frasco de 1,00 L. No equilíbrio você encontra 0,66 mol/L de NO. Calcule K. Solução Construa uma tabela de concentrações [NOCl][NO][Cl 2 ] [NOCl][NO][Cl 2 ] Inicial2,0000 Variação-0,66+0,66+0,33 Equilíbrio1,340,660,33

22 22 Determinação de K 2 NOCl(g) 2 NO(g) + Cl 2 (g) 2 NOCl(g)  2 NO(g) + Cl 2 (g) [NOCl][NO][Cl 2 ] Inicial2,0000 Variação-0,66+0,66+0,33 Equilíbrio1,340,660,33

23 23 Determinação de K Exemplos Escreva as expressões de constante de equilíbrio para as seguintes reações: Equações Químicas balanceadas

24 24 Relações Envolvendo a Constante de Equilíbrio A reversão de uma reação causa a inversão de K. A multiplicação dos coeficientes por um fator comum eleva a constante de equilíbrio à potencia correspondente. A divisão dos coeficientes por um fator comum leva à raiz correspondente da constante de equilíbrio.

25 25 Combinando Expressões de Constante de Equilíbrio N 2 O(g) + ½O 2  2 NO(g)K c = ? N 2 (g) + ½O 2  N 2 O(g)K c(2) = 2,7x N2(g) + O2  2 NO(g)K c(3) = 4,7x Kc=Kc= [N 2 O][O 2 ] ½ [NO] 2 = [N 2 ][O 2 ] ½ [N 2 O][N 2 ][O 2 ] [NO] 2 K c(2) 1 K c(3) == 1,7x [N 2 ][O 2 ] [NO] 2 = [N 2 ][O 2 ] ½ [N 2 O] =

26 26 Gases: A constante de Equilíbrio, K P Misturas de gases são soluções, da mesma forma que os líquidos. Use K P, baseado nas pressões parciais dos gases. Equações Químicas balanceadas

27 27 Líquidos e Sólidos Puros As expressões das constantes de equilíbrio não têm termos de concentração para fases líquidas ou sólidas de um determinado componente (isto é, sólidos ou líquidos puros). C(s) + H 2 O(g)  CO(g) + H 2 (g) K c = [H 2 O] 2 [CO][H 2 ] e K p = PH2O2PH2O2 P CO P H 2

28 28 Escrevendo e Manipulando Expressões de K Sólidos NUNCA aparecem em expressões de equilíbrio. S(s) + O 2 (g) SO 2 (g) S(s) + O 2 (g)  SO 2 (g)

29 29 Queima de Calcário CaCO 3 (s)  CaO(s) + CO 2 (g) K c = [CO 2 ]K P = P CO 2 (RT)

30 30 Escrevendo e Manipulando Expressões de K Sólidos NUNCA aparecem em expressões de equilíbrio. NH 3 (aq) + H 2 O(liq) NH 4 + (aq) + OH - (aq) NH 3 (aq) + H 2 O(liq)  NH 4 + (aq) + OH - (aq)

31 31 O Significado de K 1.Podemos dizer se a reação é reagente- ou produto-favorecida. Para N 2 (g) + 3 H 2 (g) 2 NH 3 (g) Para N 2 (g) + 3 H 2 (g)  2 NH 3 (g) Conc. de produtos é muito maior que a de reagentes no equilíbrio. A reação é fortemente produto- favorecida.

32 32 O Significado de K Para AgCl(s) Ag + (aq) + Cl - (aq) Para AgCl(s)  Ag + (aq) + Cl - (aq) K c = [Ag + ] [Cl - ] = 1,8 x K c = [Ag + ] [Cl - ] = 1,8 x Conc. de produtos é muito menor que a de reagentes no equilíbrio. A reação é fortemente reagente- favorecida.

33 33 Produto- ou Reagente- Favorecida Produto-favorecidaReagente-favorecida


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