Equilíbrio Químico: Conceitos, Fatores e Aplicações, Notas de estudo de Química Aplicada

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ENGENHARIAS

FACULDADE DO VALE DO IPOJUCA

Disciplina: Química Aplicada à Engenharia Professora: Lígia Sampaio Equilíbrio Químico

REAÇÕES COMPLETAS

• (^) São reações nas quais os reagentes

são totalmente convertidos em

produtos, não havendo “sobra” de

reagente, ao final da reação!

Exemplo:

HCl(aq) + NaOH(aq)  NaCl(aq) + H 2 O(l)

Essas reações tem rendimento 100 %!

Processos reversíveis

• (^) São processos que reagentes e produtos são consumidos e produzidos ao mesmo tempo. Os reagentes e produtos das reações reversíveis são separados por uma seta dupla H 2

O

(l)

H

2

O

(v) REAÇÃO DIRETA REAÇÃO INVERSA

Para um sistema qualquer representado por: A + B C + D A rapidez varia a partir do início da reação até atingir a situação de equilíbrio. O gráfico a seguir mostra essa variação. V V Processos reversíveis

Processos reversíveis Considerando-se as variações de reagentes e produtos, temos:

Sob o ponto de vista da cinética química, as reações reversíveis podem ocorrer em dois sentidos (direto e inverso) representados por

R P

com uma velocidade direta (v direta ou v 1 ) e uma velocidade inversa (v inversa ou v 2

A medida que a reação avança a velocidade direta vai diminuindo e a inversa aumentando, até o momento em que as duas tornam-se iguais e a velocidade global nula!

v

direta

= v

inversa v 1 = k 1

[A]

a [B] b e v 2 = k 2

[X]

x [Y] y Esse momento é chamado de Equilíbrio Químico.

equilíbrio químico 0 2 4 6 8 10 velocidade 1 4 7 10 13 16 tempo velocidades e equilíbrio velocidade direta velocidade inversa

Equilíbrio Homogêneo e Heterogêneo Analogamente, os equilíbrios onde estão envolvidas mais de uma fase são chamados de equilíbrios heterogêneos , como o seguinte: Ni (s)

+ 4CO

(g) Ni(CO) 4(g) Note-se que o subscrito (s) significa que a espécie se encontra no estado sólido. Equilíbrios heterogêneos, como este, frequentemente apresentam ao menos um sólido ou um líquido.

[produtos]

[reagentes]

K

c

ou K

p

coef coef Constante de Equilíbrio K c e K p As constantes de equilíbrio, representadas por K, são determinadas a partir de dados experimentais. Por conta da análise de uma grande quantidade de dados, chegou-se a uma expressão genérica para todos os equilíbrios:

Algumas reações e as constantes Kc (em função de concentrações) Generalizando Kc = [Produtos] p / [Reagentes] r Reação Constantes N 2 + 3H 2 2NH 3 Kc = [NH 3 ] 2 / [N 2 ].[H 2 ] 3 PCl 5 PCl 3 + Cl 2 Kc = [PCl 3 ].[Cl 2 ] / [PCl 5 ] SO 2 + 1/2 O 2 SO 3 Kc = [SO 3 ] / [SO 2 ].[O 2 ] 1/ 2H 2 + S 2 2H 2 S Kc = [H 2 S] 2 / [H 2 ] 2 .[S 2 ] Constante K c

Se a reação ocorrer em fase gasosa a constante de equilíbrio pode ser expressa em função das pressões parciais exercidas pelos componentes gasosos: Lembre que: P = pressão ; V = volume ; n = número de mols ; T = temperatura (K) R = constante universal dos gases = 0,082 atm.L/mol.K

Constante de Equilíbrio K

p

P P

P P

K b

B a A y Y x X p

V

nRT

P 

• (^) K = 1 equilíbrio perfeito
• (^) K > 1 desloca no sentido dos produtos: mais produtos estarão presentes no equilíbrio
• (^) K < 1 desloca no sentido dos reagentes: mais reagentes estarão presentes no equilíbrio Valores de K

Constante K para uma série de reações Se uma reação química pode ser expressa pela soma de duas ou mais reações (ou etapas individuais), então: Kc da reação global será a multiplicação das constantes de cada uma das reações individuais.