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Aula 15
EQUILÍBRIO QUÍMICO
Neste capítulo iremos estudar os equilíbrios químicos, um tema bastante importante para o nosso vestibular. Na química iremos estudar equilíbrios dinâmicos, nos quais não há um momento sequer em que o fenômeno estudado esteja parado, existem ações que são efetuadas ininterruptamente. Nesses casos, o equilíbrio é atingido quando a velocidade dessas ações se igualarem. Para que tenhamos um equilíbrio precisamos de uma reação reversível, muitas reações químicas, em determinadas condições são reversíveis.
Reação Reversível
Uma reação reversível é aquela em que os reagentes se transformam em produto e simultaneamente (ao mesmo tempo) os produtos se transformam nos reagentes. Ela ocorre nos dois sentidos, direto e inverso ao mesmo tempo, portanto, em um sistema em equilíbrio coexistem reagentes e produtos. Podemos representar uma reação reversível da seguinte forma:
Quando uma reação reversível ocorre num sistema fechado ela caminha espontaneamente para o equilíbrio. Quando a reação inicia temos uma grande quantidade das moléculas reagentes o que faz com que a reação direta tenha alta velocidade, já a reação inversa terá velocidade zero, pois no início da reação não existem produtos.
A reação começa a acontecer, o reagente começa a ser consumido o que resulta na queda da velocidade da reação direta e ao mesmo tempo a quantidade de produto aumenta o que faz com que a reação inversa aumente sua velocidade. Quando as velocidades das reações direta e inversa se igualarem, atingimos o estado de equilíbrio. O que pode ser representado no gráfico abaixo:
Igualadas as velocidades entramos no estado de equilíbrio, cujas características serão dadas a seguir.
Características do Equilíbrio
- a energia armazenada pelas moléculas é a menor possível
- aspectos macroscópicos → constantes (tudo cessa)
- aspectos microscópicos → dinâmico (tudo continua)
- concentração das substâncias constante
Depois de atingido o equilíbrio a sua característica mais importante é que a concentração das substâncias permanece constante, mais existem três situações possíveis.
A primeira em que a concentração dos produtos é maior que a dos reagentes, indicando que a reação teve um bom rendimento.
Numa segunda situação o reagente após atingido o equilíbrio, terá uma concentração maior que a do produto, indicando um baixo rendimento.
Numa terceira situação após atingido o equilíbrio as concentrações se igualam.
Então não se esqueçam, para atingir o estado de equilíbrio é preciso uma reação reversível , ela atingirá o estado de equilíbrio quando as velocidades se igualarem e estando em equilíbrio as concentrações permanecem constantes.
Aspectos Quantitativos do Estado de Equilíbrio
Quando o equilíbrio é atingido e as velocidades das reações direta e inversa se igualam, podemos medir a extensão com que a reação ocorre medindo as constantes de equilíbrio, Kc ou Kp.
e) a adição de produtos ao sistema desloca o equilíbrio do sistema no sentido de formação de produtos, aumentando o valor da constante de equilíbrio.
- (Viçosa) Ao se misturar vapor de iodo (um gás violeta) com gás hidrogênio (incolor) , ocorre uma reação química que resulta na formação do gás iodeto de hidrogênio (incolor). I 2 (g) + Η 2 (g) → 2 Η I (g) O gráfico a seguir mostra a variação das concentrações de reagentes e produtos durante um experimento em que foram utilizados 1,0mol de I 2 e 1,0mol de Η 2 , a 400°C, em um frasco de 1,0L.
Em relação a este experimento, assinale a afirmativa correta : a) Ao final do experimento, o sistema gasoso contido no recipiente se apresenta incolor b) Ao final do experimento, a concentração de ΗI é 2,0mol L- c) Ao final do experimento, as concentrações de Η 2 e I 2 são iguais a 0 (zero) d) A constante de equilíbrio desta reação, a 400°C, é 64 e) A reação atinge o estado de equilíbrio no tempo 2
- (UFSCAR) O óxido nítrico, NO, é um importante intermediário na fabricação do ácido nítrico pelo processo Ostwald. É produzido na atmosfera por fenômenos naturais, como relâmpagos, sendo também liberado em decorrência de atividades humanas, tornando-se um dos responsáveis pela formação da chuva ácida. A reação de formação de NO é representada pela equação:
N 2 (g) + O 2 (g) → 2 NO(g) ∆Η º= + 180 kJ Neste sistema em equilíbrio a 25°C, num recipiente de 10 L, existem 0,10 mol de N 2 e
0,02 mol de O 2. Se a constante de equilíbrio Kc a 25°C é igual a 4,5. 10-31, qual será a concentração em mol/L de NO no equilíbrio, nesta temperatura?
4)(Ufsm) O valor da constante de equilíbrio para reação:
2NH 3 (g) → N 2 (g) + 3H 2 (g) , quando 3 mols/L de NH 3 produzem 2 mols/L de N2 e 3mols/L de H 2 , é, em mol/L,
a) 6. b) 3. c) 2. d) 0,303. e) 0,104.
- (Ufrj) Um método de produção de cianeto de hidrogênio é a nitrogenação do acetileno em fase gasosa, de acordo com a equação: N 2 (g) + C 2 H 2 (g) → 2 HCN(g) O diagrama a seguir indica os valores das concentrações (em mol/L) dos compostos
N 2 , C 2 H 2 e HCN em equilíbrio, a várias temperaturas diferentes e mostra que a temperaturas distintas correspondem diferentes condições de equilíbrio.
Determine a constante de reação Kc da equação de formação de HCN, à temperatura de 300°C
- (fuvest) No gráfico, estão os valores das pressões parciais de NO 2 e de N 2 O 4 , para diferentes misturas desses dois gases, quando, a determinada temperatura, é atingido o equilíbrio:
2NO 2 (g) → N 2 O 4 (g)
Com os dados desse gráfico, pode-se calcular o valor da constante (Kp) do equilíbrio atingido, naquela temperatura. Seu valor numérico é próximo de: a) 1 b) 2 c) 4 d) 8 e) 12
- (Uel) Para que se possa determinar a constante de um equilíbrio químico é necessário que: a) as espécies químicas envolvidas no equilíbrio estejam em solução aquosa.
RESPOSTAS
c
d
3.10-18^ mol/L
a
Kc = 0,
6) D
7) B
8) E
9) E
10) D
