Equilíbrio é um estado em que não há mudanças observáveis, com passar do tempo.

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1 Equilíbrio Químico

2 Equilíbrio é um estado em que não há mudanças observáveis, com passar do tempo. Equilíbrio químico é alcançado quando: as taxas das reações direta e inversa são iguais e não são iguais a zero. as concentrações dos reagentes e produtos permanecem constantes Equilíbrio químico N 2 O 4 (g) 2NO 2 (g)

3 N 2 O 4 (g) 2NO 2 (g) Equilíbrio Equilíbrio Equilíbrio Iniciando comno 2 Iniciando N 2 O 4 Iniciando NO 2 e N 2 O 4 Equilíbrio favorece a lado reagente

4 constant

5 N 2 O 4 (g) K = [NO 2] 2 [N 2 O 4 ] 2NO 2 (g) = 4.63 x 10-3 aa + bb cc + dd K = [C]c [D] d [A] a [B] b Se a Constante de equilíbrio for: K >> 1 K << 1 Desloca para a direita Desloca para a esquerda Favorece o produto Favorece o reagente

6 Equilíbrio homogêneo aplica-se a reações em que todas as espécies reagentes estão na mesma fase. N 2 O 4 (g) 2NO 2 (g) K c = [NO 2] 2 [N 2 O 4 ] K p = P 2 NO 2 P N 2 O 4 Na maioria dos casos K c K p aa (g) + bb (g) cc (g) + dd (g) K p = K c (RT) Dn Dn = mols dos produtos gasosos mols dos reagentes gasosos = (c + d) (a + b)

7 Equilíbrio heterogêneo se aplica a reações nas quais os reagentes e produtos estão em fases diferentes. CaCO 3 (s) CaO (s) + CO 2 (g) K c = [CaO][CO 2 ] [CaCO 3 ] [CaCO 3 ] = constante [CaO] = constante K c = [CO 2 ] = K c x [CaCO 3 ] [CaO] K p = P CO 2 A concentração de sólidos e líquidos puros não são incluídas na expressão para a constante de equilíbrio.

8 CaCO 3 (s) CaO (s) + CO 2 (g) P CO 2 = K p P CO 2 não depende da quantidade de CaCO 3 ou CaO

9 Estados diferentes da matéria pode aparecer na constante de equilíbrio, K Molaridade Pressão Parcial gasoso, (g) Sim Sim aquosos, (aq) Sim --- líquido, (l) sólido, (s)

10 Escrevendo expressões da constante de equilíbrio As concentrações das espécies reagentes na fase condensada são expressas em M. Na fase gasosa, a concentração pode ser expressa em M ou em atm. As concentrações de sólidos puros, líquidos puros e solventes não aparecem nas expressões da constante de equilíbrio. A constante de equilíbrio é uma quantidade adimensional. Ao citar um valor para a constante de equilíbrio, você deve especificar a equação balanceada e a temperatura.

11 As concentrações de equilíbrio para a reação entre o monóxido de carbono e cloro molecular para formar COCl 2 (g) a 74 o c são [CO] = 0,012 M, [Cl 2 ] = 0,054 M, e [COCl 2 ] = 0,14 M. Calcule as constantes de equilíbrio Kp e Kc. CO (g) + Cl 2 (g) COCl 2 (g) K c = [COCl 2] [CO][Cl 2 ] = 0,14 0,012 x 0,054 = 220 K p = K c (RT) Dn Dn = 1 2 = -1 R = 0,0821 T = = 347 K K p = 220 x (0,0821 x 347) -1 = 7,7

12 O Kp constante de equilíbrio da reação é 158 a 1000K. Qual é a pressão de equilíbrio de O 2 se o P NO2 = 0,400 atm e P NO = 0,270 atm? 2NO 2 (g) 2NO (g) + O 2 (g) K p = 2 P NO P O 2 P NO 2 2 P O 2 = K P 2 NO p 2 2 P NO P O 2 = 158 x (0,400) 2 /(0,270) 2 = 347 atm

13 CH 3 COOH (aq) + H 2 O (l) CH 3 COO - (aq) + H 3 O + (aq) [CH 3 COO - ][H 3 O + ] K c = [H [CH 3 COOH][H 2 O] 2 O] = constant [CH 3 COO - ][H 3 O + ] K c = = K [CH 3 COOH] c [H 2 O]

14 Prevendo a direção da reação de uma mistura não equilibrada Calcule Quociente de Reação, Q A expressão para Q é a mesmo que as concentrações de K, mas, em vez das concentrações de equilíbrio são colocados na expressão as de não equilibradas. Comparar o valor de Q para K.

15 O quociente de reação (Qc) é calculada através da substituição das concentrações iniciais dos reagentes e produtos para a expressão de constante equilíbrio (Kc). Se Q c > K c o sistema procede da direita para a esquerda para alcançar o equilíbrio Q c = K c o sistema está em equilíbrio Q c < K c sistema procede da esquerda para a direita para alcançar o equilíbrio

16 Princípio de Le Châtelier s 1. Sistema começa no estado de equilíbrio. 2. Uma mudança ou ação é então feita para o sistema em equilíbrio. Alteração na concentração Alteração no volume Alteração na pressão Alteração na Temperatura Adição de Catalisador 3. Sistema responde ao deslocamento para restaurar o equilíbrio no sentido do reagente ou do produto.

17 Se uma ação externa é aplicada a um sistema em equilíbrio, o sistema ajusta, de tal maneira que a ação é parcialmente compensada até o sistema atingir uma nova posição de equilíbrio. - Alterações na concentração N 2 (g) + 3H 2 (g) 2NH 3 (g) Adição NH 3 Equilíbrio se desloca da esquerda para compensar a ação

18 Alterações contínuas na concentração Adição Remoção aa + bb Adição Remoção cc + dd Alteração Altera o Equilíbrio Aumentar a concentração de produto (s) Reduzir a concentração de produto (s) Aumentar a concentração do reagente (s) Reduzir a concentração de reagente (s) esquerda direita direita esquerda

19 Princípio Le Chatlier s

20 As variações de volume e pressão (Apenas para o estado gasoso) A (g) + B (g) C (g) Alteração - Aumentar a pressão - Diminuir a pressão - Aumenta o volume - Diminuir o volume Altera o Equilíbrio Lado com menor número de moles de gás Lado com a maior número mols de gás Lado com a maior número mols de gás Lado com menor número de moles de gás

21 Princípio Le Châtelier s, Efeito da pressão

22 Mudanças de temperatura Único fator que pode alterar o valor de K Change Aumento da temperatura Dimuição da temperatura Reação Exotérmica K diminui K aumenta Reação Endotermica K aumenta K diminui

23 Principio de Le Châtelier s; Efeito Temperature

24 Le Châtelier s Principle Adicionando um catalisador não muda K não mudar a posição de um sistema de equilíbrio sistema atinja o equilíbrio mais cedo

25 Sem catalisador Com catalisador - Catalisador reduz Ea para reações a direta e inversa - Catalisador não muda constante de equilíbrio ou altera o equilíbrio

26 Alteração Princípio de Le Châtelier s Altera Equilíbrio Alterar constante Equilíbrio Concentração sim não Pressão sim não Volume sim não Temperatura sim sim Catalisador não não

27 Calculando concentrações de equilíbrio de K e concentrações iniciais 1- Balanceia a equação química. 2- Determine Q para ver a reação que forma irá proceder para obter o equilíbrio. 3- Definir as mudanças necessárias para chegar ao equilíbrio. 4- Use 'x' para representar a variação na concentração de obter o equilíbrio. 5- Determinar a expressão para a concentração de equilíbrio. 6- Escreva a expressão para a constante de equilíbrio, K. 7- Expressões substitutos definido na etapa 3 na constante de equilíbrio (passo 4).

28 No C a constante de equilíbrio (Kc) para a reação Br 2 (g) 2Br (g) É de 1,1 x Se as concentrações iniciais são [Br 2 ] = 0,063 M e [Br] = 0,012 M, calcular as concentrações destas espécies em equilíbrio. Seja x a mudança na concentração de Br 2 Br 2 (g) 2Br (g) Inicio (M) Reagiu (M) Equilíbrio (M) 0,063 0,012 -x +2x 0,063 - x 0, x K c = [Br] 2 [Br 2 ] K c = (0, x)2 = 1,1 x 10 0,063 - x -3

29 ( x)2 K c = = 1.1 x x -3 4x x = x 4x x = 0 Initial (M) Change (M) Equilibrium (M) ax 2 + bx + c =0 Br 2 (g) x = 2Br (g) x +2x x x -b ± b 2 4ac 2a x = x = At equilibrium, [Br] = x = M or M At equilibrium, [Br 2 ] = x = M 14.4

30 (0, x)2 K c = = 1.1 x 10 0,063 - x -3 4x 2 + 0,048x + 0, = 0, ,0011x 4x 2 + 0,0491x + 0, = 0 Início (M) Reagiu (M) Equilíbrio (M) ax 2 + bx + c =0 Br 2 (g) x = -b ± b 2 4ac 2a No equilibrio, [Br] = 0, x = -0,009 M or 0,00844 M No equilibrio [Br 2 ] = 0,062 x = 0,0648 M x = -0,0105 x = -0, Br (g) 0,063 0,012 -x +2x 0,063 - x 0, x