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Deslocamento de Equilíbrio 2012 3.as Séries. Deslocamento de Equilíbrio Químico Decidindo se o sistema está ou não em equilíbrio N 2 O 4(g) 2 NO 2(g)

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1 Deslocamento de Equilíbrio as Séries

2 Deslocamento de Equilíbrio Químico Decidindo se o sistema está ou não em equilíbrio N 2 O 4(g) 2 NO 2(g) Dados: Sistema 1: [N 2 O 4 ] = 2,40 mol/L [NO 2 ] = 1,20 mol/L Sistema 2: [N 2 O 4 ] = 2,52 mol/L [NO 2 ] = 0,96 mol/L Sistema 3: [N 2 O 4 ] = 2,60 mol/L [NO 2 ] = 0,80 mol/L 100°C 100°C 100°C [NO 2 ] 2 Kc = = 0,36 (100˚C) [N 2 O 4 ]

3 Calculando o valor de Q para os sistemas apresentados: Sistema I: Q = não está em equilíbrio Sistema II: Q = Está em equilíbrio Sistema III: Q = Equilíbrio: Q = K c Deslocamento de Equilíbrio Químico [NO 2 ] 2 [N 2 O 4 ] [NO 2 ] 2 [N 2 O 4 ] [NO 2 ] 2 [N 2 O 4 ] não está em equilíbrio

4 1- Efeito da Concentração N 2 O 4(g) 2NO 2(g) 1 mol/L 0 mol/L não está em equilíbrio (Kc = 0,36) N 2 O 4 vai se transformando em NO 2, até o equilíbrio ser atingido. está em equilíbrio N 2 O 4(g) 2NO 2(g) 0,74 mol/L 0,52 mol/L Fatores que afetam o equilíbrio químico Deslocamento de Equilíbrio Químico

5 Adicionando 1 mol de N 2 O 4 : não está em equilíbrio Diz-se, então, que o equilíbrio foi perturbado. Nos instantes seguintes, o sistema chegará a uma nova situação de equilíbrio: está novamente em equilíbrio N 2 O 4(g) 2NO 2(g) 1,74 mol/L 0,52 mol/L N 2 O 4(g) 2NO 2(g) 1,62 mol/L 0,76 mol/L Fatores que afetam o equilíbrio químico: Concentração Deslocamento de Equilíbrio Químico

6 Conclusão: ao aumentar a concentração de N 2 O 4, o equilíbrio se deslocou para a direita, ou seja, a reação caminhou um pouco no sentido de consumir N 2 O 4 e formar NO 2 até que os valores das concentrações voltassem a obedecer à expressão: [NO 2 ] 2 [NO 2 ] 2 [N 2 O 4 ] [N 2 O 4 ] = 0,36 Representando graficamente: Deslocamento de Equilíbrio Químico

7 N 2 O 4(g) 2NO 2(g) A adição de N 2 O 4 desloca o equilíbrio para a direita A adição de NO 2 desloca o equilíbrio para a esquerda N 2 O 4(g) 2NO 2(g) A retirada de N 2 O 4 desloca o equilíbrio para a esquerda A retirada de NO 2 desloca o equilíbrio para a direita A retirada de NO 2 desloca o equilíbrio para a direita Deslocamento de Equilíbrio Químico Efeito da concentração - Resumo

8 Considere: recipiente de 1 L, mantido à temperatura fixa de 100 o C, contendo 0,74 mol de N 2 O 4 e 0,52 mol de NO 2 [N 2 O 4 ] = 0,74 mol / 1L = 0,74 mol/L [NO 2 ] = 0,52 mol / 1 L = 0,52 mol/L N 2 O 4(g) 2 NO 2(g) 0,74 mol/L 0,52 mol/L Sistema em equilíbrio 2 - Efeito da Pressão Fatores que afetam o equilíbrio químico Deslocamento de Equilíbrio Químico

9 Aumentando a pressão sobre o êmbolo até o volume se reduzir a 0,5 L, as concentrações passam a valer o dobro: [N 2 O 4 ] = 0,74 mol / 0,5 L = 1,48 mol/L [NO 2 ] = 0,52 mol / 0,5 L = 1,04 mol/L N 2 O 4(g) 2NO 2(g) 1,48 mol/L 1,04 mol/L Não está em equilíbrio Fatores que afetam o equilíbrio químico: Pressão Deslocamento de Equilíbrio Químico

10 O aumento de pressão (redução de volume) perturbou o equilíbrio. No entanto, o próprio sistema se encarrega de chegar a uma nova situação de equilíbrio, deslocando-se para a esquerda, aumentando a concentração de N 2 O 4. N 2 O 4(g) 2NO 2(g) 1,62 mol/L 0,76 mol/L Está em equilíbrio Efeito da Pressão Deslocamento de Equilíbrio Químico

11 Podemos observar que o aumento de pressão desloca sempre para o lado que ocupa menos espaço (com menor volume gasoso). Assim, a diminuição de pressão desloca para o lado que ocupa maior espaço (isto é, com maior volume gasoso). 1 N 2 O 4(g) 2 NO 2(g) 1 volume 2 volumes O aumento da pressão desloca para o lado de menor volume gasoso A diminuição da pressão desloca para o lado de maior volume gasoso Efeito da Pressão - Resumo Deslocamento de Equilíbrio Químico

12 Equilíbrios que não são afetados pela pressão: Aqueles em que o volume gasoso é igual nos dois lados da equação, como por exemplo: 2 volumes 2 volumes Este equilíbrio não é afetado por variações de pressão Sólidos e líquidos não entram nesse tipo de análise. H 2(g) + I 2(g) 2 HI (g) Efeito da Pressão Deslocamento de Equilíbrio Químico

13 N 2 O 4(g) 2 NO 2(g) Na tabela abaixo, temos os valores de K c para esta reação, em várias temperaturas: TABELA: Valores de K C a diferentes temperaturas Temperatura ( o C) K C , , , ,2 3,2 1, , H = + 58,1 kJ H = + 58,1 kJ 3 - Efeito da Temperatura Fatores que afetam o equilíbrio químico Deslocamento de Equilíbrio Químico

14 N 2 O 4(g) 2 NO 2(g) 0,74 mol/L 0,52 mol/L K c = 3,2 (150 o C) K c = 3,2 (150 o C) está em equilíbrio K c = 0,36 (100ºC) está em equilíbrio N 2 O 4(g) 2 NO 2(g) 0,42 mol/L 1,16 mol/L exo endo O aumento da temperatura favorece o sentido endotérmico A diminuição da temperatura favorece o sentido exotérmico exo endo Fatores que afetam o equilíbrio químico: Temperatura Deslocamento de Equilíbrio Químico

15 Ausência de catalisador Início: [N 2 O 4 ] (incolor) = 1 mol/L Equilíbrio: [N 2 O 4 ] (incolor) = 0,74 mol/L [NO 2 ] (castanho) = 0,52 mol/L 100°C 4 - Efeito do Catalisador Fatores que afetam o equilíbrio químico Deslocamento de Equilíbrio Químico

16 As concentrações de equilíbrio são as mesmas na presença ou na ausência do catalisador. Porém, o catalisador faz com que a reação alcance o equilíbrio mais rapidamente, não deslocando o mesmo. Presença de catalisador Início: [N 2 O 4 ] (incolor) = 1 mol/L Equilíbrio: [N 2 O 4 ] (incolor) = 0,74 mol/L [N 2 O 4 ] (castanho) = 0,52 mol/L 100°C Fatores que afetam o equilíbrio químico: Catalisador Deslocamento de Equilíbrio Químico

17 O catalisador abaixa a energia de ativação de uma reação. Este abaixamento é o mesmo tanto para a reação direta quanto para a reação inversa. Como resultado, o equilíbrio não se deslocará no sentido direto nem no inverso. Fatores que afetam o equilíbrio químico: Catalisador Deslocamento de Equilíbrio Químico

18 100 o C Sem catalisador 100 o C Com catalisador: equilíbrio atingido mais rápido 150 o C Sem catalisador: Equilíbrio atingido mais rápido, porém com diferentes [ ] Sem catalisador: Equilíbrio atingido mais rápido, porém com diferentes [ ] Relacionando Catalisador com Temperatura Deslocamento de Equilíbrio Químico

19 O Princípio de Le Chatelier Quando um sistema em equilíbrio químico é perturbado por uma ação externa, o próprio sistema tende a contrariar a ação que o perturbou, a fim de se restabelecer a situação de equilíbrio. Deslocamento de Equilíbrio Químico

20 Perturbação externa Desloca no sentido de Altera o valor de K C ? Aumento da [substância] Diminuição da [substância] Aumento da pressão Diminuição da pressão Aumento da temperatura Diminuição da temperatura Presença de catalisador Consumo dessa substância Formação dessa substância Menor volume gasoso Maior volume gasoso Absorção de calor (endo) Liberação de calor (exo) Nãodesloca Não Não Não Não Sim Sim Não O Princípio de Le Chatelier Deslocamento de Equilíbrio Químico

21 50 ºC O ºC N 2 O 4(g) 2 NO 2(g) H > 0 N 2 O 4(g) 2 NO 2(g) H > 0 K c1 (273 K) = 0,36 K c2 (323 K) = 3,20 Maior temperatura favorece a formação de NO 2 Porque o Kc altera com a Temperatura? APROFUNDANDO...

22 50 ºC O ºC N 2 O 4(g) 2 NO 2(g) H > 0 N 2 O 4(g) 2 NO 2(g) H > 0 K c1 (273 K) = 0,36 K c2 (323 K) = 3,20 Maior temperatura favorece a formação de NO 2 Porque o Kc altera com a Temperatura? Deslocamento de Equilíbrio Químico

23 Se aumentarmos a temperatura, a velocidade da reação endotérmica será favorecida, em detrimento da reação exotérmica. N 2 O 4(g) 2 NO 2(g) H > 0 Porque o Kc altera com a Temperatura? Deslocamento de Equilíbrio Químico

24 Equação empírica que mostra a constante de equilíbrio e sua dependência com a temperatura. Equação de van´t Hoff A constante de equilíbrio depende do sinal do ΔH e da temperatura. Porque o Kc altera com a Temperatura? Deslocamento de Equilíbrio Químico

25 Conclusão Para reações endotérmicas: Aumento da Temperatura Aumento do K Deslocamento de Equilíbrio Químico Equação de van´t Hoff

26 Conclusão Para reações exotérmicas: Aumento da Temperatura Diminuição do K Deslocamento de Equilíbrio Químico Equação de van´t Hoff


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