Equilíbrio Químico. Disciplina: Química Professor: Rubens Barreto I Unidade

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1 Equilíbrio Químico Disciplina: Química Professor: Rubens Barreto I Unidade

2 117 EQUILÍBRIO QUÍMICO Situação na qual as concentrações dos participantes da reação n ã o se alteram, pois as rea ç õ es direta e inversa est ã o se processando com velocidades iguais. É uma situa ç ã o de equilíbrio dinâmico.

3 Equilíbrios homogêneos e heterogêneos Equilíbrios homogêneos são aqueles em que todos os participantes est ã o em uma mesma fase, constituindo, portanto, um sistema homogêneo. Equil í brios heterog ê neos s ã o aqueles em que os participantes est ã o em mais de uma fase, constituindo, portanto, um sistema heterogêneo.

4 CONSTANTE DE EQUILÍBRIO EM FUNÇÃO DAS CONCENTRAÇÕES Equacionando matematicamente o equilíbrio...considerando as duas primeiras reações:

5 A partir do momento em que o equilíbrio é alcançado.

6 Generalizando o conceito de Kc

7 O fato de o quociente das concentrações permanecer constante no equil í brio, devido à igualdade das velocidades de rea ç ã o direta e inversa, foi explicado em 1863 pelos qu í micos noruegueses Cato Maximilian Guldberg e Peter Waage. Essa lei da natureza foi chamada por eles de Lei de Ação das Massas, hoje também chamada por alguns de Lei de Guldberg-Waage.

8 Espontaneidade de uma reação Vamos tomar dois exemplos de equilíbrio químico e suas constantes de equilíbrio a 25 C:

9 Grau de equilíbrio Rendimento da reação

10 Exercícios 1. Escreva a expressão de Kc para os seguintes equilíbrios: a) CO (g) + Cl 2 (g) COCl 2 (g) b) 2 NO 2 (g) 2 NO (g) + O 2 (g) c) 2 SO 2 (g) + O 2 (g) 2 SO 3 (g) 2. Em determinadas condições de temperatura e pressão, existe 0,5 mol/l de N 2 O 4 em equilíbrio com 2 mol/l de NO 2, segundo a equação N 2 O 4(g) NO 2(g). Qual o valor da constante (Kc) desse equilíbrio, nas condições da experiência?

11 3. Numa das etapas de fabricação do ácido sulfúrico, ocorre a transformação de dióxido em trióxido de enxofre: 2 SO 2 (g) + O 2 (g) 2 SO 3 (g) Se, em determinadas condi ç õ es de press ã o e temperatura, existirem em equilíbrio, em um recipiente de 4,0 L, 0,80 mol de SO 2, 1,25 mol de O 2 e 2,0 mol de SO 3, determine o valor de K c, nessas condições. 4. Dentro de um recipiente contendo inicialmente apenas NO 2,ocorre o seguinte processo, a temperatura constante: 2 NO 2 (g) 2 NO (g) + O 2 (g) As concentra ç õ es dos participantes foram acompanhadas com o passar do tempo, tendo sido feito o gráfico abaixo.

12 a) Associe as curvas A, B e C aos participantes da reação. b) Que ocorre de especial no tempo x? c) Calcule K c para o equilíbrio em questão.

13 Como saber que um sistema está em equilíbrio? Substituir os valores das concentra ç õ es na express ão da constante de equilíbrio; se o resultado numérico do cálculo for igual ao valor de Kc, na temperatura em quest ã o, o sistema estará em equilíbrio.

14 CONSTANTE DE EQUILÍBRIO EM FUNÇÃO DAS PRESSÕES PARCIAIS

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16 Sua vez (FCC-BA) A respeito da reação: A + B C + 2 D, foram levantados os seguintes dados: Dos cinco experimentos realizados, quatro já atingiram o equilíbrio. Em qual dos experimentos o equilíbrio ainda não foi atingido?

17 2. A 1 atm e temperatura constante, o gás chamado cis-but-2-eno se encontra em equilíbrio com outro, o trans-but-2-eno: cis-but-2-eno(g) trans-but-2-eno(g) Sabendo que o grau de equil í brio é 75%, calcule o valor de K p para esse processo.

18 DESLOCAMENTO DE EQUILÍBRIO É possível alterar um equilíbrio químico? Perturbação do equilíbrio Deslocamento do equilíbrio Princípio de Le Chatelier

19 Efeito da concentração Se, em vez de aumentar a concentra ç ã o de N 2 O 4, tiv éssemos aumentado a concentração de NO 2?

20 Efeito da pressão

21 Há equilíbrios químicos que não são afetados pela pressão: trata-se daqueles em que o volume gasoso é igual em ambos os lados da equação 1 H 2 (g) + 1 I 2 (g) 2 HI(g). Essas conclusões sobre efeito da pressão são válidas para todos os equilíbrios dos quais participem gases.

22 Efeito da temperatura O aumento da temperatura provoca aumento da constante de equilíbrio para reações endotérmicas (ΔH > 0) e diminuição para exotérmicas (ΔH < 0).

23

24 Efeito do catalisador

25

26 Princípio de Le Chatelier Se uma perturbação é aplicada a um sistema em equilíbrio, o equilíbrio irá se alterar para reduzir o efeito da perturbação. txt 227

27 Sua vez (Fuvest-SP) A altas temperaturas, N 2 reage com O 2 produzindo NO, um poluente atmosférico: N 2 (g) + O 2 (g) 2 NO(g) À temperatura de kelvin, a constante do equilíbrio acima é igual a 4, Nessa temperatura, se as concentrações de equilíbrio de N 2 e O 2 forem, respectivamente, 4, e 1, mol/l, qual será a de NO?

28 2. (Cesgranrio-RJ) O sistema representado pela equação F + G H estava em equilíbrio. O estado de equilíbrio foi alterado bruscamente por uma adição da substância G. O sistema reage no sentido de restabelecer o equilíbrio. Qual dos gráficos a seguir melhor representa as modificações ocorridas ao longo do processo descrito?

29 3. (Uesb-BA) Considere o sistema em equil í brio representado pela equa ç ão química: Com base nesse sistema e nos conhecimentos sobre equilíbrio químico e termoquímica, pode-se afirmar que haverá deslocamento do equilíbrio para a 01) direita, com o aumento da temperatura. 02) esquerda, com o aumento da concentração de metanol. 03) direita, diminuindo-se a concentração de hidrogênio. 04) esquerda, com a diminuição da temperatura. 05) esquerda, com o aumento da concentração de monóxido de carbono. 4. (UEMG) As equações a seguir representam sistemas em equilíbrio. O único sistema que não se desloca por alteração de pressão é:

30 Referências Bibliográficas Peruso, F. M.; do Canto, E. L. Qu í mica na abordagem do cotidiano - Físico-Química, V 2. 3 a Ed., São Paulo: Saraiva, 2003.

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