Equilíbrio Químico Danilo Lucari nº13818 João Victor nº15736 Prof.: Élcio Barrak Capitulo 15 Universidade Federal de Itajubá.

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1 Equilíbrio Químico Danilo Lucari nº13818 João Victor nº15736 Prof.: Élcio Barrak Capitulo 15 Universidade Federal de Itajubá

2 Tópicos Abordados Conceito de Equilíbrio A Constante de Equilíbrio Equilíbrios Heterogêneos Cálculo das Constantes de Equilíbrio Aplicações das Constantes de Equilíbrio Princípio de Le Châtelier Equilíbrio Químico no Cotidiano

3 O equilíbrio químico é uma situação em que a proporção entre as quantidades de reagentes e produtos em uma reação química se mantém constante ao longo do tempo. No equilíbrio químico as reações opostas acontecem a velocidades iguais. Conceito de Equilíbrio

4 Reação direta: Reação inversa:

5 )‏/(][ /(][ /( /( RTPB PA PVnn nRTPV B A     Reação direta: A pressão influencia a velocidade proporcionalmente As velocidades para as reações direta e inversa: Conceito de Equilíbrio

6 Equilíbrio acontece quando: Rearranjando a Equação e cancelando os termos RT O equilíbrio é dinâmico, A e B não param de reagir. Conceito de Equilíbrio

7 O Processo de Haber Haber desenvolveu um importante processo para sintetizar amônia a partir de nitrogênio e hidrogênio. Essa reação é a base do processo de Haber para sintetizar amônia, muito utilizada na agricultura para a fertilização do solo.

8 O equilíbrio acontece quando: Rearranjando a equação e cancelando os termos RT A Constante de Equilíbrio

9 A condição de equilíbrio para reagentes e produtos na fase gasosa: A condição de equilíbrio para reagentes e produtos em solução: A expressão da constante de equilíbrio depende apenas da estequiometria da reação, não de seu mecanismo. O valor da constante de equilíbrio varia apenas com a temperatura. Lei da ação das massas

10 Ordem de Grandeza das Constantes O Sentido da Equação Química O sentido no qual escrevemos a equação química para um equilíbrio é arbitrário: reagentes. os predominam esquerda; à -encontra-se equilíbrio :1 produtos. os predominam direita; à-encontra-se equilíbrio :1   eq K K

11 A constante de equilíbrio da reação inversa é o inverso da constante de equilíbrio da reação direta. Multiplicar a constante de uma reação é equivalente a elevar a constante de equilíbrio normal a esse número. A Constante de Equilíbrio

12 A constante de equilíbrio de uma reação em etapas é a multiplicação das constantes das etapas individuais.

13 Equilíbrios heterogêneos As pressões parciais dos gases são substituídas na expressão da constante de equilíbrio. As concentrações molares das espécies dissolvidas são substituídas na expressão da constante de equilíbrio. Os sólidos puros, os líquidos puros e os solventes não são incluídos na expressão da constante de equilíbrio.

14 A expressão da constante de equilíbrio fica: 2 )()()( 23 COeq PK gCOsCaOsCaCO   Exemplos: Equilíbrios heterogêneos

15 Cálculo das Constantes de Equilíbrio - Conhecendo todas as concentrações ou pressões parciais no equilíbrio;

16 - Conhecendo a concentração ou pressão parcial no equilíbrio de pelo menos uma espécie: Tabelar os valores iniciais e de equilíbrio; Calcular a variação das espécies conhecidas; Determinar a variação das outras substâncias utilizando a estequiometria; Calcular as concentrações de equilíbrio; Determinar K eq. Cálculo das Constantes de Equilíbrio

17 Demonstração O trióxido de enxofre decompõe-se a alta temperatura em um recipiente selado: 2 SO 3(g)  2 SO 2(g) + O 2(g). Inicialmente o recipiente é abastecido a 1000 K com SO 3(g) a uma pressão parcial de 0,500 atm. No equilíbrio, a pressão parcial de SO 3(g) é 0,200 atm. Calcule o valor de K eq. 2 SO 3(g)  2 SO 2(g) + O 2(g)‏ Início0,500 atm------- Variação-0,300 atm+0,300 atm+0,150 atm Equilíbrio0,200 atm+0,300 atm+0,150 atm

18 Aplicações das Constantes de Equilíbrio - Determinação do sentido para atingir o equilíbrio; - Cálculo das concentrações de reagentes e produtos durante o equilíbrio.

19 Determinação do sentido para atingir o equilíbrio Quociente da reação (Q) : Resultado obtido pela substituição das pressões parciais ou concentrações dos produtos e reagentes na expressão da K eq. Q > K eq → Equilíbrio com mais reagentes (dir.→esq.)‏ Q < K eq → Equilíbrio com mais produtos (esq.→dir.)‏ Q = K eq → Sistema em equilíbrio.

20 Cálculo das concentrações de reagentes e produtos durante o equilíbrio. Em uma mistura em equilíbrio, a pressão parcial de H 2 é de 3,85 atm e a pressão parcial de I 2 é 63,1 atm. Sabendo que o valor da constante de equilíbrio da reação abaixo é 50,5, qual é a pressão parcial de HI no equilíbrio? H 2(g) + I 2(g)  2HI (g)‏ Pressão no equilíbrio (atm): 3,85 63,1 x P HI = x ≈ 110,6 atm.

21 Princípio de Le Châtelier “Se um sistema em equilíbrio é perturbado por uma variação na temperatura, pressão ou concentração de um dos componentes, o sistema deslocará sua posição de equilíbrio de tal forma a neutralizar o efeito do distúrbio.”

22 Influência da Variação de Pressão (P) ↑ P (↓Volume) : Equilíbrio deslocado para o sentido da reação que possui menor quantidade gasosa. ↓ P (↑Volume) : Equilíbrio deslocado para o sentido da reação que possui maior quantidade gasosa. Exemplo: N 2(g) + 3 H 2(g)  2 NH 3(g)‏ 4 mols 2 mols

23 Influência da Variação de Temperatura (T) ↑ T : Equilíbrio deslocado no sentido da reação endotérmica. ↓ T : Equilíbrio deslocado no sentido da reação exotérmica. Exemplo: PCl 5 (g)  PCl 3(g) + Cl 2(g) ΔHº = 87,9 kJ Reação direta = endotérmica. Reação inversa = exotérmica.

24 Influência da Concentração [C] ↑ [C] : Equilíbrio deslocado no sentido de consumir essa substância. ↓ [C] : Equilíbrio deslocado no sentido de produzir essa substância. Exemplo: N 2(g) + 3 H 2(g)  2 NH 3(g)

25 Influência dos Catalisadores? Aumenta a velocidade para o equilíbrio ser atingido, mas NÃO a composição da mistura no equilíbrio.

26 Equilíbrio Químico no Cotidiano Óculos Fotocromáticos: AgCl + energia  Ag + Cl AgCl = aparência clara. Ag = aparência escura. Cerveja Supercongelamento

27 Referência Bibliográfica -Química: A Ciência Central, 9ª ed. Brown, LeMay, Bursten