Deslocamento de Equilíbrio 2012 3.as Séries

Deslocamento de Equilíbrio Químico Decidindo se o sistema está ou não em equilíbrio 100°C 100°C 100°C Sistema 1: [N2O4] = 2,40 mol/L [NO2] = 1,20 mol/L Sistema 2: [N2O4] = 2,52 mol/L [NO2] = 0,96 mol/L Sistema 3: [N2O4] = 2,60 mol/L [NO2] = 0,80 mol/L Dados: [NO2]2 Kc = = 0,36 (100˚C) N2O4(g) 2 NO2(g) [N2O4]

Deslocamento de Equilíbrio Químico Calculando o valor de Q para os sistemas apresentados: [NO2]2 não está em equilíbrio Sistema I: Q = [N2O4] [NO2]2 Está em equilíbrio Sistema II: Q = [N2O4] [NO2]2 não está em equilíbrio Sistema III: Q = [N2O4] Equilíbrio: Q = Kc

Deslocamento de Equilíbrio Químico Fatores que afetam o equilíbrio químico 1- Efeito da Concentração N2O4(g) 2NO2(g) 1 mol/L 0 mol/L não está em equilíbrio (Kc = 0,36) N2O4 vai se transformando em NO2, até o equilíbrio ser atingido. N2O4(g) 2NO2(g) 0,74 mol/L 0,52 mol/L está em equilíbrio

Deslocamento de Equilíbrio Químico Fatores que afetam o equilíbrio químico: Concentração Adicionando 1 mol de N2O4: N2O4(g) 2NO2(g) 1,74 mol/L 0,52 mol/L não está em equilíbrio Diz-se, então, que o equilíbrio foi perturbado. Nos instantes seguintes, o sistema chegará a uma nova situação de equilíbrio: N2O4(g) 2NO2(g) 1,62 mol/L 0,76 mol/L está novamente em equilíbrio

Deslocamento de Equilíbrio Químico Conclusão: ao aumentar a concentração de N2O4, o equilíbrio se deslocou para a direita, ou seja, a reação “caminhou” um pouco no sentido de consumir N2O4 e formar NO2 até que os valores das concentrações voltassem a obedecer à expressão: [NO2]2 [N2O4] = 0,36 Representando graficamente:

Deslocamento de Equilíbrio Químico Efeito da concentração - Resumo N2O4(g) 2NO2(g) A adição de N2O4 desloca o equilíbrio para a direita A adição de NO2 desloca o equilíbrio para a esquerda N2O4(g) 2NO2(g) A retirada de N2O4 desloca o equilíbrio para a esquerda A retirada de NO2 desloca o equilíbrio para a direita

Deslocamento de Equilíbrio Químico Fatores que afetam o equilíbrio químico 2 - Efeito da Pressão Considere: recipiente de 1 L, mantido à temperatura fixa de 100oC, contendo 0,74 mol de N2O4 e 0,52 mol de NO2 [N2O4] = 0,74 mol / 1L = 0,74 mol/L [NO2] = 0,52 mol / 1 L = 0,52 mol/L N2O4(g) 2 NO2(g) 0,74 mol/L 0,52 mol/L Sistema em equilíbrio

Deslocamento de Equilíbrio Químico Fatores que afetam o equilíbrio químico: Pressão Aumentando a pressão sobre o êmbolo até o volume se reduzir a 0,5 L, as concentrações passam a valer o dobro: [N2O4] = 0,74 mol / 0,5 L = 1,48 mol/L [NO2] = 0,52 mol / 0,5 L = 1,04 mol/L N2O4(g) 2NO2(g) 1,48 mol/L 1,04 mol/L Não está em equilíbrio

Deslocamento de Equilíbrio Químico Efeito da Pressão 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 N2O4. N2O4(g) 2NO2(g) 1,62 mol/L 0,76 mol/L Está em equilíbrio

Deslocamento de Equilíbrio Químico Efeito da Pressão - Resumo 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 N2O4(g) 2 NO2(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

Deslocamento de Equilíbrio Químico Efeito da Pressão Equilíbrios que não são afetados pela pressão: Aqueles em que o volume gasoso é igual nos dois lados da equação, como por exemplo: H2(g) + I2(g) 2 HI(g) 2 volumes 2 volumes Este equilíbrio não é afetado por variações de pressão Sólidos e líquidos não entram nesse tipo de análise.

Deslocamento de Equilíbrio Químico Fatores que afetam o equilíbrio químico 3 - Efeito da Temperatura N2O4(g) 2 NO2(g) DH = + 58,1 kJ Na tabela abaixo, temos os valores de Kc para esta reação, em várias temperaturas: TABELA: Valores de KC a diferentes temperaturas Temperatura (oC) KC 50 100 150 200 250 3,8.10-4 2,0.10-2 3,6.10-1 3,2 1,9.101 7,8.101

Deslocamento de Equilíbrio Químico Fatores que afetam o equilíbrio químico: Temperatura endo N2O4(g) 2 NO2(g) exo 0,74 mol/L 0,52 mol/L Kc = 0,36 (100ºC) está em equilíbrio endo N2O4(g) 2 NO2(g) exo 0,42 mol/L 1,16 mol/L Kc = 3,2 (150oC) está em equilíbrio O aumento da temperatura favorece o sentido endotérmico A diminuição da temperatura favorece o sentido exotérmico

Deslocamento de Equilíbrio Químico Fatores que afetam o equilíbrio químico 4 - Efeito do Catalisador 100°C Início: [N2O4] (incolor) = 1 mol/L Equilíbrio: [N2O4] (incolor) = 0,74 mol/L [NO2 ] (castanho) = 0,52 mol/L Ausência de catalisador

Deslocamento de Equilíbrio Químico Fatores que afetam o equilíbrio químico: Catalisador 100°C Início: [N2O4] (incolor) = 1 mol/L Equilíbrio: [N2O4] (incolor) = 0,74 mol/L [N2O4] (castanho) = 0,52 mol/L Presença de catalisador 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.

Deslocamento de Equilíbrio Químico Fatores que afetam o equilíbrio químico: Catalisador 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.

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

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

Porque o Kc altera com a Temperatura? APROFUNDANDO... Porque o Kc altera com a Temperatura? 50 ºC O ºC N2O4(g) 2 NO2(g) H > 0 Kc1 (273 K) = 0,36 Kc2 (323 K) = 3,20 Maior temperatura favorece a formação de NO2

Deslocamento de Equilíbrio Químico Porque o Kc altera com a Temperatura? 50 ºC O ºC N2O4(g) 2 NO2(g) H > 0 Kc1 (273 K) = 0,36 Kc2 (323 K) = 3,20 Maior temperatura favorece a formação de NO2

Deslocamento de Equilíbrio Químico Porque o Kc altera com a Temperatura? N2O4(g) 2 NO2(g) H > 0 Se aumentarmos a temperatura, a velocidade da reação endotérmica será favorecida, em detrimento da reação exotérmica.

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

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

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