LCE-108 Química Inorgânica e Analítica. Equilíbrio Químico. Wanessa Melchert Mattos

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1 LCE-108 Química Inorgânica e Analítica Equilíbrio Químico Wanessa Melchert Mattos

2 Equilíbrio Químico Estalactites: CaCO 3 (s) + CO 2 (aq) + H 2 O (l) Ca 2+ (aq) + 2 HCO 3- (aq) Estalagmites: Ca 2+ (aq) + 2 HCO 3- (aq) CaCO 3 (s) + CO 2 (aq) + H 2 O (l) Reações químicas são reversíveis

3 Equilíbrio Químico Equilíbrio: estado em que tanto a reação direta quanto a inversa continuam ocorrendo com velocidades iguais, mas nenhuma variação química é observada: Ca 2+ (aq) + 2 HCO 3- (aq) CaCO 3 (s) + CO 2 (aq) + H 2 O (l)

4

5 Equilíbrio Químico H 2 (g) + I 2 (g) 2 HI (g) Constante de equilíbrio (K) = [HI] 2 [H 2 ] [I 2 ]

6 Equilíbrio Químico Forma geral: aa + bb cc + dd K = [C] c [D] d [A] a [B] b

7 Equilíbrio Químico Expressão da constante de equilíbrio: -Todas as concentrações são valores em equilíbrio; -As concentrações de produtos aparecem no numerador e as concentrações de reagentes aparecem no denominador; -Cada concentração é elevada à potência de seu coeficiente estequiométrico na equação química balanceada; -O valor da constante K depende da reação em questão e da temperatura; -Nunca se usa unidades com K.

8 Equilíbrio Químico Escrevendo expressões da Constante de Equilíbrio: Reações que envolvem sólidos S (s) + O 2 (g) SO 2 (g) K = [SO 2 ] [O 2 ] As concentrações de quaisquer reagentes e produtos sólidos não são incluídas na expressão da constante de equilíbrio.

9 Equilíbrio Químico Escrevendo expressões da Constante de Equilíbrio: Reações em solução aquosa NH 3 (aq) + H 2 O (l) NH 4 + (aq) + OH - (aq) K = [NH 4+ ] [OH - ] [NH 3 ] A concentração molar da água não é incluída na expressão da constante de equilíbrio.

10 Significado da Constante de Equilíbrio Químico -K > > 1: A reação é produto favorecida: As concentrações de equilíbrio dos produtos são maiores do que as concentrações de equilíbrio dos reagentes. -K < < 1: A reação é reagente favorecida: As concentrações de equilíbrio dos reagentes são maiores do que as concentrações de equilíbrio dos produtos.

11 Significado da Constante de Equilíbrio Químico

12 Equilíbrio Químico Quando os reagentes e produtos em uma reação não estão em equilíbrio é conveniente calcular o quociente da reação: aa + bb cc + dd Q = [C] c [D] d [A] a [B] b As concentrações dos reagentes e produtos na expressão para Q são aquelas que ocorrem em qualquer ponto à medida que a reação procede a partir dos reagentes para uma mistura em equilíbrio.

13 Equilíbrio Químico X Quociente de Reação Q = K sistema está em equilíbrio Q < K Reagentes Produtos [R] [P] Q>K Produtos Reagentes - [P] [R]

14 Equilíbrio Químico X Quociente de Reação Exemplo: O dióxido de nitrogênio, NO 2, um gás castanho, existirá em equilíbrio com o gás incolor N 2 O 4, K=171 a 298 K: 2 NO 2 (g) N 2 O 4 (g) K = 170 Suponha que, em um momento específico, a concentração de NO 2 seja 0,015 M e que a concentração de N 2 O 4 seja 0,025 M. Q é maior, menor ou igual a K? Se o sistema não estiver em equilíbrio, em que direção a reação deverá proceder para que atinja o equilíbrio?

15 Determinação de uma Constante de Equilíbrio Experimento a 852 Kelvin: [SO 2 ] = 3,61 x 10-3 mol L -1 [O 2 ] = 6,11 x 10-4 mol L -1 [SO 3 ] = 1,01 x 10-2 mol L -1 Calcular o valor de K? 2 SO 2 (g) + O 2 (g) 2 SO 3 (g)

16 Determinação de uma Constante de Equilíbrio Quando conhecemos as concentrações iniciais dos reagentes e apenas uma das concentrações dos reagentes ou dos produtos no equilíbrio, como calcular K a 1000K para a reação: 2 SO 2 (g) + O 2 (g) 2 SO 3 (g) [SO 2 ]inicial = 1,00 mol L -1 [O 2 ]inicial = 1,00 mol L -1 [SO 3 ]eq. = 0,925 mol L -1

17 Determinação de uma Constante de Equilíbrio Exemplo: Uma solução aquosa de etanol e ácido acético, cada um com uma concentração inicial de 0,810 M, é aquecida a 100 C. Em equilíbrio, a concentração de ácido acético é de 0,748 M. Calcule K para a reação: C 2 H 5 OH (aq) + CH 3 CO 2 H (aq) CH 3 CO 2 C 2 H 5 (aq) + H 2 0 (l)

18 Determinação de uma Constante de Equilíbrio Exemplo: Uma solução é preparada dissolvendo-se 0,050 mol de diiodociclohexano. O volume total de solução é 1,00 L. Quando a reação C 6 H 10 I 2 C 6 H 10 + I 2 atinge o equilíbrio a 35 C, a concentração de I 2 é 0,035 mol L -1. (a) Quais são as concentrações de C 6 H 10 I 2 e C 6 H 10 no equilíbrio? (b) Calcule K, a constante de equilíbrio.

19 Usando constantes de equilíbrio em cálculos Exemplo: Suponha que você esteja estudando a decomposição do PCl 5 para formar PCl 3 e Cl 2. Sabendo que K = 1,20 a uma determinada temperatura e que a concentração inicial de PCl 5 é 1,60 M, quais serão as concentrações de equilíbrio do reagente e dos produtos?

20 Usando constantes de equilíbrio em cálculos Exemplo: Dissociação de moléculas de I 2, para formar átomos de I, para a qual K = 5,6 x 10-12, a 500 K. Calcular as concentrações no equilíbrio. Concentração inicial de I 2 = 0,45 M.

21 Perturbando um equilíbrio químico (1) - Temperatura (2) - Concentração de reagente ou produto (3) - Volume

22 Perturbando um equilíbrio químico O Princípio de Le Châtelier: Se um sistema em equilíbrio é perturbado, o sistema se deslocará de tal forma que a pertubação seja neutralizada

23 Perturbando um equilíbrio químico - Temperatura N 2 (g) + O 2 (g) 2 NO (g) H= +180,6 kj Constante de Equilíbrio Temperatura (Kelvin) 4,5 x ,7 x ,7 x

24 Perturbando um equilíbrio químico - Adição ou remoção de um reagente ou produto CH 3 CH 2 CH 2 CH 3 CH 3 CH(CH 3 )CH 3 K = 2,5

25 Perturbando um equilíbrio químico - Volume 2 NO 2 (g) N 2 O 4 (g) K = 170 Volume

26 Perturbando um equilíbrio químico

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