Equilíbrio Químico Capitulo 15 Universidade Federal de Itajubá Artur Costa Barros nº 16993 Lucas Valias Ayres nº 17011 Prof.: Élcio Barrak Artur C. 16993 Lucas A. 17011 1

Tópicos Abordados Conceito de Equilíbrio A Constante de Equilíbrio Equilíbrios Heterogêneos Cálculo das Constantes de Equilíbrio Aplicações das Constantes de Equilíbrio Princípio de Le Châtelier Equilíbrio Químico no Cotidiano Artur C. 16993 Lucas A. 17011

Conceito de Equilíbrio O equilíbrio químico é uma situação em que a proporção entre as quantidades de reagentes e produtos em uma reação química se mantém constante ao longo do tempo. No equilíbrio químico as reações opostas acontecem a velocidades iguais. Artur C. 16993 Lucas A. 17011

Conceito de Equilíbrio Reação direta: Reação inversa: Artur C. 16993 Lucas A. 17011

Conceito de Equilíbrio A pressão influencia a velocidade proporcionalmente PV  nRT n  ( n / V )‏  ( P / RT )‏ [ A ]  ( P / RT )‏ A [ B ]  ( P / RT )‏ B As velocidades para as reações direta e inversa: Reação direta: Artur C. 16993 Lucas A. 17011

Conceito de Equilíbrio Equilíbrio acontece quando: Rearranjando a equação e cancelando os termos RT O equilíbrio é dinâmico, A e B não param de reagir. Artur C. 16993 Lucas A. 17011

O Processo de Haber Haber desenvolveu um importante processo para sintetizar amônia a partir de nitrogênio e hidrogênio. Essa reação é a base do processo de Haber para sintetizar amônia, muito utilizada na agricultura para a fertilização do solo. Artur C. 16993 Lucas A. 17011

A Constante de Equilíbrio Lei da ação das massas A condição de equilíbrio para reagentes e produtos na fase gasosa: A condição de equilíbrio para reagentes e produtos em solução: A expressão da constante de equilíbrio depende apenas da estequiometria da reação, não de seu mecanismo. O valor da constante de equilíbrio varia apenas com a temperatura. Artur C. 16993 Lucas A. 17011

Ordem de grandeza das constantes de equilíbrio Artur C. 16993 Lucas A. 17011

A Constante de Equilíbrio A constante de equilíbrio de uma reação em etapas é a multiplicação das constantes das etapas individuais. Artur C. 16993 Lucas A. 17011

Equilíbrios heterogêneos As pressões parciais dos gases são substituídas na expressão da constante de equilíbrio. As concentrações molares das espécies dissolvidas são substituídas na expressão da constante de equilíbrio. Os sólidos puros, os líquidos puros e os solventes não são incluídos na expressão da constante de equilíbrio. Artur C. 16993 Lucas A. 17011

Equilíbrios heterogêneos Exemplos: CaCO ( s )  CaO ( s )  CO ( g ) 3 2 A expressão da constante de equilíbrio fica: K  P eq CO 2 Artur C. 16993 Lucas A. 17011

Cálculo das Constantes de Equilíbrio Conhecendo todas as concentrações ou pressões parciais no equilíbrio; Artur C. 16993 Lucas A. 17011

Cálculo das Constantes de Equilíbrio Conhecendo a concentração ou pressão parcial no equilíbrio de pelo menos uma espécie: Tabelar os valores iniciais e de equilíbrio; Calcular a variação das espécies conhecidas; Determinar a variação das outras substâncias utilizando a estequiometria; Calcular as concentrações de equilíbrio; Determinar Keq . Artur C. 16993 Lucas A. 17011

Demonstração O trióxido de enxofre decompõe-se a alta temperatura em um recipiente selado: 2 SO3(g)  2 SO2(g) + O2(g). Inicialmente o recipiente é abastecido a 1000 K com SO3(g) a uma pressão parcial de 0,500 atm. No equilíbrio, a pressão parcial de SO3(g) é 0,200 atm. Calcule o valor de Keq. 2 SO3(g)  2 SO2(g) + O2(g)‏ Início 0,500 atm ------- Variação -0,300 atm +0,300 atm +0,150 atm Equilíbrio 0,200 atm Artur C. 16993 Lucas A. 17011

Aplicações das Constantes de Equilíbrio - Determinação do sentido para atingir o equilíbrio; - Cálculo das concentrações de reagentes e produtos durante o equilíbrio. Artur C. 16993 Lucas A. 17011

Determinação do sentido para atingir o equilíbrio Quociente da reação (Q) : Resultado obtido pela substituição das pressões parciais ou concentrações dos produtos e reagentes na expressão da Keq. Q > Keq →Equilíbrio com mais reagentes (dir.→esq.)‏ Q < Keq →Equilíbrio com mais produtos (esq.→dir.)‏ Q = Keq →Sistema em equilíbrio. Artur C. 16993 Lucas A. 17011

Princípio de Le Châtelier Um sistema em equilíbrio é perturbado pela variação de temperatura, pressão ou concentração de um dos componentes; o sistema desloca sua posição de equilíbrio de tal forma a neutralizar o efeito do distúrbio. Denominado por princípio de deslocamento de equilíbrio. Artur C. 16993 Lucas A. 17011

Influência da Variação de Pressão (P) ↑ P (↓Volume) : Equilíbrio deslocado para o sentido da reação que possui menor quantidade gasosa. ↓ P (↑Volume) : Equilíbrio deslocado para o sentido da reação que possui maior quantidade gasosa. Exemplo: N2(g) + 3 H2(g)  2 NH3(g)‏ 4 mols 2 mols Artur C. 16993 Lucas A. 17011

Influência da Variação de Temperatura (T) ↑ T : Equilíbrio deslocado no sentido da reação endotérmica. ↓ T : Equilíbrio deslocado no sentido da reação exotérmica. Exemplo: PCl5 (g)  PCl3(g) + Cl2(g) ΔHº = 87,9 kJ Reação direta = endotérmica. Reação inversa = exotérmica. Artur C. 16993 Lucas A. 17011

Influência da Concentração [C] ↑ [C] : Equilíbrio deslocado no sentido de consumir essa substância. ↓ [C] : Equilíbrio deslocado no sentido de produzir essa substância. Exemplo: N2(g) + 3 H2(g)  2 NH3(g) Artur C. 16993 Lucas A. 17011

Influência dos Catalisadores Aumenta a velocidade para o equilíbrio ser atingido, mas NÃO modifica a composição da mistura em equilíbrio. Artur C. 16993 Lucas A. 17011

Referência Bibliográfica Química: A Ciência Central, 9ª ed. Brown, LeMay, Bursten Artur C. 16993 Lucas A. 17011