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

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

2 Reações Químicas REACÇÕES QUÍMICAS podem ser Irreversíveis Reversíveis CH 4 (g) + O 2 (g) CO 2 (g) + H 2 O (g) CoCl 2 (s) + 2H 2 O (l) CoCl 2.2H 2 O (s) sal anidro azul sal hidratado rosa 2

3 Reações Reversíveis REACÇÃO REVERSÍVEL ocorre nos dois sentidos CoCl 2 (s) + 2H 2 O (l) 1 2 CoCl 2.2H 2 O (s) 1 Sentido Directo 2 Sentido Inverso 3

4 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). CoCl 2 (s) + 2H 2 O (l) CoCl 2.2H 2 O (s) 4

5 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. 5

6 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 mantémse constante ao longo do tempo EQUILÍBRIO DINÂMICO 6

7 Exemplo a nível industrial Produção do amoníaco (NH 3 ) N 2 (g) + 3H 2 (g) 2NH 3 (g) 7

8 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 concentrações não sofrem variações na expressão de Kc uma vez que as suas 8

9 Para a reacção de produção do amoníaco (NH 3 ) N 2 (g) + 3H 2 (g) 2NH 3 (g) O valor da constante de equilíbrio varia com a temperatura Temp/ºC Kc 27 6,55x ,37x ,92x ,80x10-3 9

10 Cálculo da Constante de Equilíbrio Químico, Kc Para a reacção de produção do amoníaco (NH 3 ) Kc = Kc = 0,3 2 0,35 3 x 0,25 0,09 0,043 x 0,25 Kc = 8,37 10

11 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 SO 2(g) + O 2(g) 2 SO 3(g) Calcula o valor da constante de equilíbrio K C nas condições em que, reagindo-se 6 mol/l de SO 2 com 5 mol/l de O 2, obtêm-se 4 mol/l de SO 3 quando o sistema atinge o equilíbrio. 11

12 COMO SABER SE UM SISTEMA ESTÁ EM EQUILÍBRIO? 12

13 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 13

14 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 14

15 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 15

16 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 16

17 RESUMINDO Q < K sistema evolui no sentido DIRECTO Q = K sistema está em EQUILÍBRIO Q > K sistema evolui no sentido INVERSO 17

18 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. 18

19 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 ( ) 19

20 Principio de Le Chatelier EFEITO DA CONCENTRAÇÃO Reagentes Produtos Alteração Efeito Sentido da reacção Adição Consumo de reagentes Directo Remoção Formação de reagentes Inverso Adição Consumo de produtos Inverso Remoção Formação de Produtos Directo 20

21 Principio de Le Chatelier EFEITO DA TEMPERATURA Alteração Efeito Sentido da reacção Aumento de temperatura Reacção Endotérmica Directo Reacção Exotérmica Inverso Diminuição de temperatura Reacção Endotérmica Inverso Reacção Exotérmica Directo 21

22 Principio de Le Chatelier EFEITO DA PRESSÃO Só afecta os sistemas com gases. Alteração Aumento da pressão do sistema Diminuição da pressão do sistema Efeito Diminuição da pressão Aumento da pressão Sentido da reacção Sentido de formação de MENOR nº de moles gasosas (g) Sentido de formação de MAIOR nº de moles gasosas (g) 22

23 Principio de Le Chatelier CATALISADORES Alteração Efeito Aumento da velocidade Aumenta a rapidez com que se atinge o equilíbrio 23

24 PRODUÇÃO DE NH 3 PROCESSO DE HABER N 2 (g) + 3 H 2 (g) 2 NH 3 (g) Condições óptimas: - pressão elevada; - Temperatura baixa. Na indústria : Temperatura + catalisador velocidade da produção 24

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