Equilibrio Quimico Parte 1
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Reações completas ou irreversíveis
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) + H2O(l)
Essas reações tem rendimento 100 % !
EQ
UIL
ÍBR
IO Q
UÍM
ICO
Reações incompletas ou reversíveis
São reações nas quais os reagentes não são totalmente convertidos em produtos, havendo “sobra” de reagente, ao final da
reação !
Essas reações tem rendimento < 100 % !
Exemplo:
- reações de esterificaçãoCH3COOH + C2H5OH CH3COOC2H5 + H2O E
QU
ILÍB
RIO
QU
ÍMIC
O
A reversibilidade de uma reação pode ser relacionada com o seu rendimento !
EQ
UIL
ÍBR
IO Q
UÍM
ICO Para a reação gasosa (com baixo rendimento) :
CO + H2O CO2 + H2
Concentração (mol/L)
CO = H2O
CO2 = H2
tempo
Reação com baixo rendimento
EQ
UIL
ÍBR
IO Q
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ICO
A mesma reação, com alto rendimento
CO + H2O CO2 + H2
Concentração (mol/L)
CO2 = H2
CO = H2O
tempo
Reação com alto rendimento
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 (vdireta
ou v1) e uma velocidade inversa (vinversa ou v2).
EQ
UIL
ÍBR
IO Q
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ICO
Considerando-se uma reação química genérica:
aA + bB xX + yY
A velocidade direta será:
v1 = k1 [A]a[B]b
a qual diminui com o passar do tempo.
A velocidade inversa será:
v2 = k2 [X]x[Y]y
que no início é nula e vai aumentanto !
EQ
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ICO
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 !
vdireta = vinversa
v1 = k1 [A]a[B]b e v2 = k2 [X]x[Y]y
Esse momento é chamado de Equilíbrio Químico.
EQ
UIL
ÍBR
IO Q
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ICO
EQ
UIL
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ICO
As variações de velocidade direta e inversa, até alcançar o equilíbrio, podem ser representadas pelo
diagrama abaixo.
0
2
4
6
8
10
velocidade
1 4 7
10 13 16tempo
velocidades e equilíbrio
velocidade direta
velocidade inversa
equilíbrio químico
EQ
UIL
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ICO
Se as duas velocidades (direta e inversa) são iguais ao atingir o equilíbrio, então:
v1 = v2
k1[A]a[B]b = k2[X]x[Y]y
isolando os termos semelhantes resulta:
KCCCC
kk
cb
B
a
A
y
Y
x
X
2
1
.
.
CAa , CB
b ,... = concentrações molares de A, B,...
Kc = constante de equilíbrio (concentrações)
CAa = [A]a , ...
EQ
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Algumas reações e as constantes Kc (em função de concentrações)
Generalizando
Kc = [Produtos]p / [Reagentes]r
Reação Constantes
N2 + 3H2 2NH3 Kc = [NH3]2 / [N2].[H2]3
PCl5 PCl3 + Cl2 Kc = [PCl3].[Cl2] / [PCl5]
SO3 + 1/2 O2 SO3 Kc = [SO3] / [SO2].[O2]1/2
2H2 + S2 2H2S Kc = [H2S]2 / [H2]2.[S2]
EQ
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ICO
Equilíbrio químico em reações gasosas
Considere a formação da amônia, que ocorre em fase gasosa, num balão de volume V, em certa temperatura T sendo que
cada gás exerce uma pressão parcial Px
N2(g) + 3H2(g) 2 NH3(g)
A pressão de cada gás pode ser calculada a partir da expressão: P = nx R T / V onde: nx / V = [X]
logo: P = [X] R T
[X] = molaridade ; R = constante dos gases e T = temperatura absoluta (K)
EQ
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Se a reação ocorrer em fase gasosa a constante de equilíbrio pode ser expressa
em função das pressões parciais exercidas pelos componentes gasosos:
PPPPK b
B
a
A
y
Y
x
Xp .
.
lembre que:
V
nRT P
P = pressão ; V = volume ; n = número de mols ; T = temperatura (K)
R = constante universal dos gases = 0,082 atm.L/mol.K
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Cálculo da constante Kc - exemplo
O PCl5 se decompõe, segundo a equação:
PCl5 PCl3 + Cl2
Ao iniciar havia 3,0 mols/L de PCl5 e ao ser alcançado o equilíbrio restou 0,5 mol/L do reagente não transformado. Calcular Kc.
PCl5 PCl3 Cl2Inicio 3,0 - -
Equilíbrio 0,5 2,5 2,5Reage 2,5 - -
A constante de equilíbrio será:
Kc = [PCl3].[Cl2] / [PCl5] = [2,5].[2,5] / [0,5]
Kc = 12,5 mol/L
EQ
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ICO
Equilíbrios em reações heterogêneas
Há certas reações, nas quais se estabelece equilíbrio, em que reagentes e/ou produtos encontram-se em
estados físicos distintos, como por exemplo:
I - CaCO3(s) CaO(s) + CO2(g)
II - NH4Cl(s) NH3(g) + HCl(g)
Nesses casos, como a concentração dos componentes sólidos não variam, as constantes não incluem tais
componentes.
I - Kc = [CO2] e Kp = PCO2
II - Kc = [NH3].[HCl] e Kp = PHCl . PNH3