A B EQUILÍBRIO QUÍMICO. H 2 + 2ICl I 2 + 2HCl. % Ach

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1 A B EQUILÍBRIO QUÍMICO H 2 + 2ICl I 2 + 2HCl!. % % Ach. Ac 1

2 Equilíbrio Químico - Reversibilidade de reações químicas A B Exemplo: N 2 (g) + 3H 2 (g) 2NH 3 (g) equilíbrio dinâmico aa + bb yy + zz Constante de equilíbrio Perguntas: aa + bb yy + zz 1. Que condições favorecem a produção de Y e Z? 2. Que condições favorecem a produção de A e B? 3. Como prever quanto de produto se forma em uma transformação reversível? 4. Até onde prossegue uma transformação? dependência da temperatura 2

3 Exemplo: formação do trióxido de enxofre (SO 3 ) a partir do gás oxigênio (O 2 ) e do dióxido de enxofre (SO 2 (g)) uma etapa do processo de fabricação do ácido sulfúrico: 2SO 2 (g) + O 2 (g) 2SO 3 (g) A constante de equilíbrio desta reação é dada por: Interpretação do valor de K: Exemplo: K c = 5,0 x 10 7 significa que o equilíbrio da reação está mais deslocado no sentido dos produtos. o valor da constante dessa reação na temperatura de 1000 K é 0,0413 L/mol (é comum se observar a omissão da unidade da constante, uma vez que sua unidade pode variar de equilíbrio para equilíbrio) Uma quantidade de nitrogênio e hidrogênio é colocada em um recipiente de 5,00 litros a 500 C. Quando o equilíbrio é estabelecido, estão presentes 3,01 mols de N 2, 2,10 mols de H 2 e 0,565 mol de NH 3. Calcule o valor de K c a essa temperatura. N 2 (g) + 3H 2 (g) 2NH 3 (g) Quando 4,00 mols de HI são colocados em um recipiente de 5,00 L, a C, verifica-se que a mistura em equilíbrio contém 0,442 mol de I 2. Qual o valor de K c para a decomposição do HI nessa temperatura? 2HI(g) H 2 (g) + I 2 (g) Quando 1,000 mol de CO e 3,000 mols de H 2 reagem num recipiente de 10,00 L, a C, e atingem o equilíbrio, a mistura em equilíbrio contém 0,387 mol de H 2 O. Qual a composição molar da mistura em equilíbrio? CO(g) + 3H 2 (g) CH 4 (g) + H 2 O(g) 3

4 Se 1,00 mol de H 2 e 2,00 mols de I 2 forem colocados em um recipiente de 1,00 L, qual será a quantidade das substâncias (em mol) na mistura gasosa em equilíbrio, a C? Dado K c =49,7. H 2 (g) + I 2 (g) 2HI(g) Equilíbrio gasoso 10,0 mols de N 2 O são colocados em um recipiente de 2,00 litros. Esse gás se decompõe segundo a reação N 2 O(g) N 2 (g) + O 2 (g) Sabendo que no equilíbrio são encontrados 2,20 mols de N 2 O, calcule o valor de K c na temperatura do experimento. EQUILÍBRIO: T constante Para o equilíbrio abaixo, o valor de K c é 1,9. No equilíbrio, em um recipiente de 1,00 litro, são encontrados 0,25 mol de PCl 5 e 0,16 mol de PCl 3. Qual é a concentração de equilíbrio de Cl 2? PCl 3 (g) + Cl 2 (g) PCl 5 (g) concentração H 2 (g) + I 2 (g) 2HI(g) Se em um equilíbrio genérico A B são encontrados 30% de A e 70% de B (em mol/l), qual o valor da constante de equilíbrio K c, nas condições reacionais? Kc versus Kp Em alguns casos precisamos converter uma constante na outra K p = (RT) Δn.K c Equilíbrio heterogêneo Ni(s) + 4CO(g) Ni(CO) 4 (g) Na expressão da constante de equilíbrio temos as concentrações das espécies envolvidas que podem ser calculadas dividindo-se o número de mols da substância pelo volume que ela ocupa. No caso de uma substância pura, toda a sua massa corresponde à de uma única substância, e assim a sua "concentração" do seu número de mols dividido pelo volume é proporcional à sua densidade (massa dividida pelo volume). A concentração de um sólido ou um líquido puro é a mesma independentemente de quanto houver deles (já um gás, que pode ser comprimido sem dificuldade, tem a sua concentração variada facilmente). Por essa razão se simplifica as expressões das constantes de equilíbrio omitindo-se a concentração de sólidos e líquidos puros: 4

5 Previsão da direção do avanço da reação: Quociente reacional Q c Um reator de 50,0 L tem 1,00 mol de N 2, 3,00 mols de H 2 e 0,500 mol de NH 3. Quando a mistura tiver alcançado o equilíbrio a C, haverá mais ou menos NH 3 no reator? Dado Kc=0,500, a C. N 2 (g) + 3H 2 (g) 2NH 3 (g) Se Qc > Kc, a reação avançará para a esquerda Se Qc < Kc, a reação avançará para a direita Se Qc = Kc, a mistura reacional estará em equilíbrio Equilíbrio Químico Alteração das condições da reação: O princípio de Le Chatelier Princípio de Le Chatelier: Quando um sistema químico em equilíbrio é pertubado por alteração da temperatura, ou da pressão, ou de concentrações, desloca a composição da mistura reacional em equilíbrio de modo a contrabalancear a modificação imposta. Alteração das concentrações pela remoção ou adição de componentes da reação. Alteração da pressão parcial de componente da reação pela modificação do volume. Alteração da temperatura. A fenolftaleína (C 20 H 14 O 4 ) é utilizada como indicador ácido-base. Em água, o equilíbrio formado pode ser representado pela equação seguinte: C 20 H 14 O 4 (aq) + 2H 2 O(l) 2H 3 O + (aq) + C 20 H 12 O 4 2- (aq) Incolor rosa Qual será a melhor condição de temperatura e de pressão (alta ou baixa) para um maior aproveitamento da reação abaixo para a obtenção de óxido nítrico, NO? Considere que a reação ocorre com liberação de calor. 4NH 3 (g) + 5O 2 (g) 4NO(g) + 6H 2 O(g) Resposta: Temperatura baixa e pressão baixa variações de concentrações de reagentes e produtos 5

6 Em temperaturas próximas de 800 o C o vapor d água reage com o coque (uma forma de carbono obtida a partir do carvão) para formar os gases CO e H 2, conforme a equação abaixo: C(s) + H 2 O(g) CO(g) + H 2 (g) K p = 14,1 a 800 o C A mistura de gases resultante é um importante combustível industrial chamado gás d água. a) Quais as pressões parciais de H 2 O, CO e H 2 na mistura em equilíbrio, a 800 o C, quando a pressão inicial de H 2 O for 8,81 atm? b) Qual é a pressão total no recipiente quando a mistura está em equilíbrio? c) O que ocorre com o valor de Kp quando a quantidade de C(s) é aumentada? Explique. (Considere que não houve alteração significativa do volume da mistura de gases). d) Calcule o valor de Kc para a reação. Obs. Considere que os gases se comportam idealmente. 6

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