Equilíbrio Químico São poucas as reacções que se dão num único sentido, a maioria é reversível em maior ou menor extensão Ex: N2O4 (g) D 2NO2 (g) O equilíbrio químico é atingido quando as velocidades das reacções directa e inversa são iguais e as concentrações dos reagentes e dos produtos não variam com o tempo. Figura 1: Variação das concentrações de NO2 e N2O4 ao longo do tempo em três situações diferentes: (a) no inicio só está presente NO2; (b) no inicio só está presente N2O4; (c) no inicio só está presente uma mistura de NO2 e N2O4.

Formas de exprimir as constantes de equilíbrio Equilíbrio é caracterizado por uma constante (Ke) que no caso da reacção acima é dada Equilíbrio homogéneo: quando todas as espécies envolvidas se encontram na mesma fase aA (g) D bB (g) Em fase gasosa as concentrações podem ser expressas em atm. A Ke está relacionado com o Kp através da equação R = Constante dos gases perfeitos (0,0821 Latm/(K.mol) T = Temperatura (K) Dn = b-a = moles de produtos no estado gasoso – moles de reagentes no estado gasoso. Equilíbrio heterogéneo: é uma reacção reversível envolvendo reagentes e produtos em fases diferentes. CaCO3 (s) D CaO (s) +CO2 (g)

Factores que afectam o equilíbrio químico Equilíbrio múltiplo A + B D C + D C + D D E + F A + B D E + F Factores que afectam o equilíbrio químico Concentração Pressão: só afecta as concentrações dos gases. Volume: afecta os gases uma vez que tanto líquidos como sólidos o volume é constante. Temperatura: um aumento da temperatura favorece reacções endotérmicas e uma diminuição de temperatura favorece reacções exotérmicas.

Em caso de perturbação do sistema o que é que acontece? Principio de Le Chatelier: se um sistema em equilibrio fôr perturbado externamente, o sistema ajusta-se de forma a minimizar a acção dessa perturbação.

Variação da concentração no equilíbrio químico Ex: A 350ºC a constante de equilíbrio Ke para a reacção N2(g)+3H2(g) DNH3(g) é de 2,37x10-3. Numa dada experiência, as concentrações de equilíbrio são para N2 = 0,683 M; H2 = 8,80 M e NH3 =1,05 M. Suponhamos que se adicionar à mistura algum NH3 de forma a que a concentração aumente para 3,65M. Use o principio de Le Chatelier para prever o sentido em que a reacção se desloca até atingir um novo equilíbrio. (b) Confirme a previsão calculando o quociente reaccional Qc e compare o seu valor com Ke.

Variação da pressão no equilíbrio químico Variações na pressão não afectam as concentrações das espécies reagentes nas fases condensadas (por exemplo, numa solução aquosa) porque os líquidos e os sólidos são virtualmente incompressíveis. Por outro lado, as concentrações dos gases são geralmente afectadas por variações de pressão. Exemplo: considere os seguintes sistemas em equilíbrio (a) 2PbS(s)+3O2(g) D2PbO(s)+2SO2(g) (b)PCl5(g) DPCl3(g)+Cl2(g) (c)H2(g)+CO2(g) DH2O(g)+CO(g) Preveja o sentido da reacção global, em cada um dos casos, em resultado de um aumento de pressão (diminuição de volume) no sistema a temperatura constante.

Variação da pressão no equilíbrio químico Uma variação na temperatura pode alterar a constante de equilíbrio. Os outros factores não provocam essa alteração. Um aumento de temperatura favorece reacções endotérmicas e uma diminuição de temperatura favorece reacções exotérmicas.

Exercício: Considere o seguinte sistema em equilíbrio: N2F4 (g) D 2NF2 (g) DHº = 38,5 KJ Preveja as alterações no equilíbrio se A mistura reaccional for aquecida a volume constante; O gás NF2 for removido da mistura reaccional a temperatura e volume constantes; A pressão da mistura reaccional diminuir a temperatura constante; Um gás inerte, como o hélio, for adicionado à mistura reaccional a volume e temperatura constante.