Equilíbrio Químico Aulas 6 Equilíbrio Químico: Reações reversíveis Equação de equilíbrio. Princípio de Le Chatelier

Curso Técnico Superior Vocacional em Cuidados Veterinários Reações Químicas Reacções Químicas podem ser Irreversíveis Reversíveis CH4 (g) + O2 (g)  CO2 (g) + H2O (g) CoCl2(s) + 2H2O (l) ⇌ CoCl2.2H2O (s) sal anidro azul sal hidratado rosa Maria José Sousa Curso Técnico Superior Vocacional em Cuidados Veterinários

Curso Técnico Superior Vocacional em Cuidados Veterinários Reações Reversíveis Reacção Reversível ocorre nos dois sentidos 1 CoCl2(s) + 2H2O (l) CoCl2.2H2O (s) 2 1 – Sentido Directo 2 – Sentido Inverso Maria José Sousa Curso Técnico Superior Vocacional em Cuidados Veterinários

Curso Técnico Superior Vocacional em Cuidados Veterinários Equilíbrio Químico Estado que é alcançado por reacções reversíveis quando a velocidade da reacção no sentido de formação dos produtos é igual à velocidade do processo inverso (sentido de formação dos reagentes). CoCl2(s) + 2H2O (l) CoCl2.2H2O (s) Maria José Sousa Curso Técnico Superior Vocacional em Cuidados Veterinários

Curso Técnico Superior Vocacional em Cuidados Veterinários Equilíbrio Químico Características do Equilíbrio Químico - a nível Macroscópico ocorre em sistema fechado; os intervenientes não se esgotam no decorrer do tempo; a partir de dado momento a reacção parece ter terminado; não há nenhuma alteração de qualquer propriedade macroscópica (cor, composição do sistema, temperatura,…) atinge-se independentemente de se partir de reagentes ou produtos. Maria José Sousa Curso Técnico Superior Vocacional em Cuidados Veterinários

Curso Técnico Superior Vocacional em Cuidados Veterinários Equilíbrio Químico Características do Equilíbrio Químico - a nível Microscópico as reacções directa e inversa continuam a ocorrer ambas com a mesma velocidade; a proporção entre as quantidades de reagentes e produtos mantém-se constante ao longo do tempo Equilíbrio Dinâmico Maria José Sousa Curso Técnico Superior Vocacional em Cuidados Veterinários

Curso Técnico Superior Vocacional em Cuidados Veterinários Equilíbrio Químico Exemplo a nível industrial – Produção do amoníaco (NH3) N2(g) + 3H2 (g) ⇌ 2NH3 (g) Maria José Sousa Curso Técnico Superior Vocacional em Cuidados Veterinários

Equilíbrio Químico – Aspetos Quantitativos Uma vez atingido o equilíbrio, a proporção entre a quantidade de reagentes e produtos mantém-se constante e é descrita por uma relação matemática – a Constante de Equilíbrio, Kc Para uma reacção genérica: aA + bB ⇌ yY + zZ Cada reacção de equilíbrio possui a sua constante para uma dada temperatura. Nota: Substâncias líquidas e sólidas não participam na expressão de Kc uma vez que as suas concentrações não sofrem variações Maria José Sousa Curso Técnico Superior Vocacional em Cuidados Veterinários

Curso Técnico Superior Vocacional em Cuidados Veterinários Equilíbrio Químico Para a reacção de produção do amoníaco (NH3) N2(g) + 3H2 (g) ⇌ 2NH3 (g) Temp/ºC Kc 27 6,55x106 227 6,37x101 527 3,92x10-2 727 3,80x10-3 O valor da constante de equilíbrio varia com a temperatura… Maria José Sousa Curso Técnico Superior Vocacional em Cuidados Veterinários

Cálculo da Constante de Equilíbrio Químico, Kc Para a reacção de produção do amoníaco (NH3) Kc = 0,3 2 0,35 3 𝑥 0,25 Kc = 0,09 0,043 𝑥 0,25 Kc = 8,37 Maria José Sousa Curso Técnico Superior Vocacional em Cuidados Veterinários

Cálculo da Constante de Equilíbrio Químico, Kc Exemplo: Na precipitação de chuva ácida, um dos ácidos responsáveis pela acidez é o ácido sulfúrico. Um equilíbrio envolvido na formação desse ácido na água da chuva está representado pela equação:  2 SO2(g) + O2(g) ⇔ 2 SO3(g)  Calcula o valor da constante de equilíbrio KC nas condições em que, reagindo-se 6 mol/L de SO2 com 5 mol/L de O2, obtêm-se 4 mol/l de SO3 quando o sistema atinge o equilíbrio. Maria José Sousa Curso Técnico Superior Vocacional em Cuidados Veterinários

Curso Técnico Superior Vocacional em Cuidados Veterinários Equilíbrio Químico Como saber se um sistema está em equilíbrio? Maria José Sousa Curso Técnico Superior Vocacional em Cuidados Veterinários

Curso Técnico Superior Vocacional em Cuidados Veterinários Equilíbrio Químico Se o sistema estiver em equilíbrio a relação entre as concentrações de reagentes e produtos deve ter o valor da Constante de Equilíbrio, Kc Quociente da Reacção, Q Q Para uma reacção genérica: aA + bB ⇌ yY + zZ Se: Q = Kc o sistema está em equilíbrio Q ≠ Kc o sistema não está em equilíbrio Maria José Sousa Curso Técnico Superior Vocacional em Cuidados Veterinários

Curso Técnico Superior Vocacional em Cuidados Veterinários Equilíbrio Químico Quociente da Reacção, Q É uma grandeza que se exprime de forma idêntica à da constante de equilíbrio mas em vez de se usarem as concentrações de equilíbrio usam-se as concentrações existentes num dado momento. Permite prever o modo como o sistema vai evoluir, ate se atingir o equilíbrio, uma vez que as concentrações vão variar até que o valor de Q se torne igual a Kc. Para determinar o sentido da reacção até se atingir o equilíbrio, compara-se os valores de K e Q. Podem ocorrer duas situações: Q< K Q>K Maria José Sousa Curso Técnico Superior Vocacional em Cuidados Veterinários

Curso Técnico Superior Vocacional em Cuidados Veterinários Equilíbrio Químico Se Q<Kc A razão entre as concentrações de produtos e reagentes é muito pequena Reagentes têm de ser convertidos em produtos Para que se atinja o equilíbrio o sistema tem que evoluir no sentido directo Maria José Sousa Curso Técnico Superior Vocacional em Cuidados Veterinários

Curso Técnico Superior Vocacional em Cuidados Veterinários Equilíbrio Químico Se Q>Kc A razão entre as concentrações de produtos e reagentes é muito grande Produtos têm de ser convertidos em Reagentes Para que se atinja o equilíbrio o sistema tem que evoluir no sentido Inverso Maria José Sousa Curso Técnico Superior Vocacional em Cuidados Veterinários

Curso Técnico Superior Vocacional em Cuidados Veterinários Equilíbrio Químico Resumindo… Q < K sistema evolui no sentido directo Q = K sistema está em equilíbrio Q > K sistema evolui no sentido inverso Maria José Sousa Curso Técnico Superior Vocacional em Cuidados Veterinários

Curso Técnico Superior Vocacional em Cuidados Veterinários Equilíbrio Químico Há factores que afectam o estado de equilíbrio … Concentração de Reagentes e Produtos; Temperatura; Pressão Se foram alterados o sistema deixa de estar em equilíbrio…. Como reage o sistema a tais perturbações? Maria José Sousa Curso Técnico Superior Vocacional em Cuidados Veterinários

Principio de Le Chatelier Princípio de Le Chatelier Permite prever o modo como uma reacção reversível, em equilíbrio se comporta quando lhe é imposta uma alteração externa. Se um sistema em equilíbrio for sujeito a uma perturbação, o equilíbrio deslocar-se-á de modo a contrariar o efeito dessa perturbação. Henry Louis Le Chatelier (1850-1936) Maria José Sousa Curso Técnico Superior Vocacional em Cuidados Veterinários

Principio de Le Chatelier Efeito da Concentração Alteração Efeito Sentido da reacção Reagentes Adição Consumo de reagentes Directo Remoção Formação de reagentes Inverso Produtos Consumo de produtos Formação de Produtos Maria José Sousa Curso Técnico Superior Vocacional em Cuidados Veterinários

Principio de Le Chatelier Efeito da Temperatura Alteração Efeito Sentido da reacção Aumento de temperatura Reacção Endotérmica Directo Reacção Exotérmica Inverso Diminuição de temperatura Maria José Sousa Curso Técnico Superior Vocacional em Cuidados Veterinários

Principio de Le Chatelier Efeito da Pressão Só afecta os sistemas com gases…. Alteração Efeito Sentido da reacção Aumento da pressão do sistema Diminuição da pressão Sentido de formação de menor nº de moles gasosas (g) Diminuição da pressão do sistema Aumento da pressão Sentido de formação de maior nº de moles gasosas (g) Maria José Sousa Curso Técnico Superior Vocacional em Cuidados Veterinários

Principio de Le Chatelier Catalisadores Alteração Efeito Aumento da velocidade Aumenta a rapidez com que se atinge o equilíbrio Maria José Sousa Curso Técnico Superior Vocacional em Cuidados Veterinários

Curso Técnico Superior Vocacional em Cuidados Veterinários Equilíbrio Químico Produção de NH3 – processo de Haber N2 (g) + 3 H2 (g) → 2 NH3 (g) Condições óptimas: - pressão elevada; - Temperatura baixa. Na indústria : Temperatura + catalisador velocidade da produção ← Maria José Sousa Curso Técnico Superior Vocacional em Cuidados Veterinários