EQUILÍBRIOS QUÍMICOS Colégio IDEAL/Aracaju-SE Por Chico Andrade Parte 1/5

Generalidades. Há reações químicas que,sob determinadas condições,ocorrem de forma praticamente completa e num único sentido,da esquerda para a direita.A reação inversa,da direita para a esquerda, não ocorre. Dizemos que elas são Reações Espontâneas ou Reações Irreversíveis. Outras reações,entretanto,ocorrem tanto num sentido como no outro, sob determinadas condições.Elas são chamadas Reações Reversíveis. Quando a velocidade da reação direta é exatamente igual à da reação inversa,dizemos que existe um EQUILÍBRIO QUÍMICO.

Considere uma reação reversível,numa dada temperatura,onde reagentes e produtos estão misturados.No início,a velocidade da reação direta é maior que a velocidade da reação inversa.Aos poucos,ela vai diminuindo e a outra vai aumentando,até que se tornam iguais.A partir desse instante,desde que a temperatura permaneça constante,há EQUILÍBRIO QUÍMICO.

Características de um Equilíbrio Químico 1- As velocidades das reações opostas são iguais. 2- As concentrações das substancias envolvidas ficam constantes,não necessariamente iguais. 3- Há uma relação matemática envolvendo as constantes de velocidades da reação direta e da reação inversa(nessa ordem) e as concentrações das substancias.Tal relação define a Constante de Equilíbrio da reação. 4- O equilíbrio é microscopicamente dinâmico,embora macroscopicamente pareça estático. 5 – A Constante de um dado equilíbrio só depende da Temperatura.

Uma ilustração interessante. Considere a situação onde o regente é colocado inicialmente puro(20 unidades).À medida que passa o tempo, sua concentração vai diminuindo e a concentração do produto vai aumentando,até que após certo tempo elas ficam constantes.O equilíbrio foi atingido.

Na ilustração mostrada anteriormente,veja que Grau de avanço da reação direta no Equilíbrio Se o número de mols inicial de certo reagente é “n” e uma quantidade “x” reage até atingir o equilíbrio, define-se o grau de avanço  através de  = x / n Veja que : Se x = zero ,não houve a reação direta. Se x = n, a reação direta foi completa. Logo, o domínio de x é : zero < x < n Com isso,o domínio de  é : zero <  < um Na ilustração mostrada anteriormente,veja que n = 20 x = 14  = 0,7 ou 70%

Cultura Geral -O que esses senhores têm a ver com os Equilíbrios Químicos? Alguns cientistas estiveram presentes(convidados)na campanha de Napoleão Bonaparte no Egito.Um deles,o químico Claude Bertholet,usou pela primeira vez a expressão “reação reversível”, para explicar a presença de Carbonato de Sódio nos lagos salgados.A alta concentração do NaCl na solução aquosa em contato com as rochas calcárias,permitia inverter a reação que é naturalmente observada em laboratórios.

Analisando um equilíbrio químico.

Sobre os óxidos do nitrogênio N2O4 e NO2 O tetróxido de di-nitrogênio,quando puro,é um gás incolor.O dióxido,por sua vez,tem cor castanho escuro.A mistura dos dois gases mostra diversas tonalidades de castanho.Quanto mais claro,há mais tetróxido do que dióxido.Se a tonalidade é mais escura,há mais dióxido de nitrogênio. A reação de decomposição do Tetróxido absorve calor.Assim,em temperaturas mais altas,o Tetróxido se decompõe mais e a mistura é mais escura porque contém mais NO2. Em temperaturas mais baixas ocorre o contrário. O frasco da esquerda(mais escuro) tem maior concentração do NO2 e está numa temperatura mais alta.O da direita,com menor concentração de NO2,está em temperatura mais baixa.

Classificação dos Equilíbrios Químicos. 1- Quanto ao número de fases: Homogêneos (uma fase)e Heterogêneos(duas ou mais fases). 2- Quanto à natureza das espécies presentes: moleculares(não existem íons no equilíbrio) e iônicos( onde existem íons no equilíbrio). Exemplos :

Analisando o valor da Constante de Equilíbrio

Como saber se a reação reversível se encontra em Equilíbrio. O procedimento é simples: 1- Com os dados de concentrações das substancias,calcule o quociente (Qc) das concentrações usando a expressão matemática da Constante.Há três possibilidades: a) Qc = Kc . Nesse caso a mistura está em equilíbrio.As velocidades das reações direta e inversa são iguais. b) Qc > Kc . Quando isso ocorre, as concentrações dos produtos estão maiores que as dos reagentes, e a reação inversa tem maior velocidade. c) Qc < Kc . Aqui,as concentrações dos produtos devem aumentar e,para tanto,a reação direta deve ter maior velocidade do que a reação inversa.

Uma análise gráfica : 01 – A curva laranja mostra todos os pontos de equilíbrio entre os dois óxidos de nitrogênio para várias misturas.As concentrações dos gases em qualquer ponto satisfazem o valor da Constante de equilíbrio. 02 – Os pontos 1 e 2 (amarelo) representam misturas fora do ponto de equilíbrio: O ponto 1 mostra um valor de Q bem maior que o de K. O ponto 2 mostra um valor de Q bem menor que o de K.

Um outro exemplo

e concluindo :

As Constantes Kp e Kc

Exercício de aplicação 01. Fritz Haber Karl Bosch

O esquema do processo Haber-Bosch Uma discussão sobre o processo será realizada na segunda parte desse trabalho.

Ôoops! Nada a ver. Sorry ...

Exercício de aplicação 02.

Exercício de aplicação 03

Exercício de aplicação 04

F Vocês, amanhã,em 2012. Final da parte 1/5