Equilibrio e deslocamento do equilibrio
Rebecca / October 2022 (391 Palavras, 3 Minutos)
Equilibrio quimico
É o nome dado a toda e qualquer reação reversível, na qual existem duas reações possíveis, uma direta (em que os reagentes transformam-se em produtos) e uma inversa (em que os produtos transformam-se em reagentes). Essas reações apresentam a mesma velocidade.
- Velocidade da reação direta é sempre igual à da inversa.
- Graficamente, é detectado quando as curvas passam a ser constantes em relação ao eixo y.
- Podem ter participantes gasosos, líquidos, aquosos ou sólidos.
- Pode ser calculado em relação à concentração (mol/L), à pressão parcial ou ao número de íons.
- Concentração permanece intalterada.
- Quanto maior a Kc (veja a diante), melhor é o rendimento direto e indireto (favoravel para industria se for acima de 1).
Condições para que ocorra o equilibrio
- A reação precisa ser reversível
- Quando a velocidade da reação direta for igual à da reação inversa
- A reação ocorrer em ambiente fechado (no caso de gases).
Constante de equilibrio (Kc)
Grandeza que caracteriza o equilíbrio químico levando em consideração os aspectos cinéticos das reações químicas e as soluções em equilíbrio dinâmico.
A sua formula é dada por
\[K_{c} = \frac{[produtos]}{[reagentes]}\]Exemplo de Kc
Temos a seguinte reação hipotetica:
\[A + B_{3} \longrightleftharpoons 2C + D\] \[K_{c} = \frac{[C]^2 \times [D]}{[A] \times [B_{3}]}\]Vamos dar valores aos elementos quimicos:
- A: 1 mol/L
- B: 4 mol/L
- C: 2 mol/L
- D: 1 mol/L
Esses valores são da reação em equilibrio.
A equação fica a seguinte:
\[K_{c} = \frac{[2]^2 \times [1]}{[1] \times [4]}\] \[K_{c} = \frac{4 \times 1}{1 \times 4}\] \[K_{c} = \frac{4}{4}\] \[K_{c} = 1\]Portanto a Kc é 1.
Kp
Constante de pressão, USADA SOMENTE PARA GASES
A formula da Kp é a seguinte:
\[K_{p} = \frac{[produtos]}{[reagentes]}\]Exemplo de Kp
Temos outra reação não-hipotetica:
\[N_{2}O_{4(g)} \longrightleftharpoons 2NO_{2(g)}\]A equação de Kp fica a seguinte:
\[K_{p} = \frac{[2NO_{2}]}{[N_{2}O_{4}]}\]Atribuindo valores:
- $N_{2}O_{4}$ = 1,3 mol/L
- $NO_{2}$ = 7,4 mol/L
Resolvendo a expressão:
\[K_{p} = \frac{[7,4]^2}{[1,3]}\] \[K_{p} = \frac{54,72}{1,3}\] \[K_{p} = 41,12\]Deslocamento do Equilibrio
Pertubações externas nas reações alteram a Kc das reações, veja a seguir os fatores que alteram uma reação.
Concentração
Nos reagentes
- Se tiver aumento na concentração de uma substancia reagente, desloca no sentido de consumi-la (favorece a formação dos produtos).
- Se tiver diminuição, desloca no sentido de repor a quantidade retirada (desfavorece a formação dos produtos).
Nos produtos
- Com aumento da concentração de produtos, desloca na formação dos reagentes (desfavorece a formação dos produtos).
- Diminuindo a concentração de produtos, desloca na formação de produtos (favorece a formação dos produtos).
Temperatura
- Aumentando a temperatura, desloca o equilibrio da reação ENDOTERMICA ( $\triangle H > 0$ , absorve calor, favorecendo reações endotermicas)
- Diminuindo a temperatura, desloca o equilibrio da reação EXOTERMICA ( $\triangle H < 0$ , libera calor, favorecendo reações exotermicas)
Pressão
- Com mais pressão, desloca no sentido de menor volume.
- Com menos pressão, desloca para o sentido de maior volume.
Exemplo de pressão
Considere a seguinte reação:
\[N_{2(g)} + 3H_{2(g)} \longrightleftharpoons 2NH_{3(g)}\]Some as moleculas dos reagente e compare com as do produto
\[{\color{red}1}N_{2(g)} + {\color{red}3} H_{2(g)} \longrightleftharpoons {\color{red}2}NH_{3(g)}\] \[1 + 3 \longrightleftharpoons 2\] \[4 \ce{Volumes} \longrightleftharpoons 2 \ce{Volumes}\]Com um aumento de pressão, iria favorecer a formação de $NH_{3(g)}$.
Catalisador
Não desloca o equilibrio, apenas aumenta a velocidade das reações, tanto direto quando inversa.