Equilíbrios químicos homogêneos

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1 Equilíbrios químicos homogêneos

2 O que é um equilíbrio químico? Algumas (muitas) reações químicas são ditas reversíveis, isto é: tanto os reagentes transformam-se em produtos como os produtos em reagentes. Existe um momento em que as velocidades das reações químicas direta e inversa igualam-se: As quantidades das espécies químicas não mais se alteram Existe, no entanto, uma constante interconversão entre produtos e reagentes Conhecido como equilíbrio dinâmico

3

4 Quais são as quantidades de compostos químicos no equilíbrio? Condição de equilíbrio: aa + bb cc + dd Num equilíbrio, ambas as reações são elementares, por isso podemos dizer que: Rearranjando... Divisão de constantes que dependem apenas da temperatura: Nova constante que depende apenas da temperatura!!!

5 Exercício: Escrever a expressão da constante K para o equilíbrio: N 2 + 3H 2 = 2NH 3 Atenção: 1) sempre que resolver um exercício de equilíbrio, começar escrevendo a expressão do K!!! 2) O valor do K é alterado somente com a alteração da temperatura

6 (FUVEST) Certas quantidades de água comum (H 2 O) e de água deuterada (D 2 O) água que contém átomos de deutério em lugar de átomos de hidrogênio foram misturadas. Ocorreu a troca de átomos de hidrogênio e de deutério, formando-se moléculas de HDO e estabelecendo-se o equilíbrio (estado I). As quantidades, em mols, de cada composto no estado I estão indicadas pelos patamares, à esquerda, no diagrama. Depois de certo tempo, mantendo-se a temperatura constante, acrescentou-se mais água deuterada, de modo que a quantidade de D 2 O, no novo estado de equilíbrio (estado II), fosse o triplo daquela antes da adição. As quantidades, em mols, de cada composto envolvido no estado II estão indicadas pelos patamares, à direita, no diagrama. A constante de equilíbrio, nos estados I e II, tem, respectivamente, os valores a) 0,080 e 0,25 b) 4,0 e 4,0 c) 6,6 e 4,0 d) 4,0 e 12 e) 6,6 e 6,6 Só pode ser uma dessas alternativas!!!

7 Segundo passo: montar a tabelinha H 2 + I 2 = 2HI Início 0,1 mol/l 0,1mol/L 0 Reação -x -x +2x Equilíbrio 0,1 - x 0,1 - x 2x Esses dados normalmente são retirados do enunciado Substituir na expressão do K e resolver a equação (que pode ser uma equação de segundo grau) Aqui deve-se seguir a proporção estequiométrica. Além disso, repare nos sinais: - para reagentes e + para produtos

8 Exercício (PUC) Considere o processo em equilíbrio: 2X (g) = X 2(g) Se a concentração inicial de X for 0,2M e passar a 0,04M após o estabelecimento do equilíbrio, é porque a constante de equilíbrio vale: a) 50 b) 100 c) 200 d) 400 e) 600

9 Como saber se um sistema está em equilíbrio? Dado o valor de K e as concentrações molares, calcular o valor de Q (que tem a mesma expressão do K) e comparar:

10 (FUVEST) Em um funil de separação, encontram-se, em contato, volumes iguais de duas soluções: uma solução aquosa de I 2, de concentração 0, mol/l, e uma solução de I 2 em CCl 4, concentração 1, moi/l. Considere que o valor da constante Kc do equilíbrio é igual a 100, à temperatura do experimento, para concentrações expressas em moi/l. Assim sendo, o que é correto afirmar a respeito do sistema descrito?

11 Como podemos alterar um equilíbrio? Princípio de Le Chatelier Resumidamente, ele enuncia que um sistema em equilíbrio, ao sofrer a ação de uma força externa que o retire do equilíbrio, deslocar-seá no sentido de compensar a ação dessa força externa.

12 Fatores que deslocam um equilíbrio: Concentração das espécies químicas Temperatura Pressão (só para gases)

13 Se um composto químico é adicionado no sistema, ele desloca-se no sentido de consumir esse composto. N 2 + 3H 2 = 2NH 3 Analogamente, se um composto é retirado, o sistema é deslocado no sentido de repor o mesmo. N 2 + 3H 2 = 2NH 3 Aplicação: processo Haber-Bosch para aplicação de amônia

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15 Influência da temperatura: Aumentar a temperatura significa fornecer mais energia ao sistema. O equilíbrio é deslocado no sentido que consome a energia extra, ou seja, o endotérmico Analogamente, ao diminuir a temperatura, retiramos energia. O sistema tende a deslocar-se no sentido que repõe a energia perdida, ou seja, o exotérmico.

16 (marrom) (incolor)

17

18 Importante! Saber identificar se uma equação é endo ou exotérmica a partir de gráficos! (FUVEST) (UNICAMP)

19 Influência da pressão (só para gases) Com o aumento da pressão, o sistema desloca-se no sentido de menor número total de gás.

20 E o catalisador? O catalisador não influi no equilíbrio, mas somente na velocidade com que o equilíbrio é atingido

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