equilibrio quimico [Salvo automaticamente].pptx

equlibrio quimico

1. Equilíbrio Químico EQUILÍBRIO QUÍMICO

2. REAÇÕES OU PROCESSOS REVERSÍVEIS São reações ou processos que reagentes e produtos são consumidos e produzidos ao mesmo tempo. Os reagentes e produtos destas reações são separados por uma dupla seta. A reação que ocorre da esquerda para a direita chama-se REAÇÃO DIRETA . A reação que ocorre da direita para a esquerda chama-se REAÇÃO INVERSA.

3. CARACTERÍSTICAS DO EQUILÍBRIO Considerando a reação reversível: À medida que ocorre a reação direta, as concentrações molares de A e de B diminuem (A e B são consumidos), ao passo que as concentrações molares de C e de D aumentam (C e D são formados). Aplicando às reações direta e inversa a lei de velocidades, conclui-se que, com o passar do tempo, a velocidade da reação direta diminui enquanto que a velocidade da reação inversa aumenta

4. Após um tempo t, as velocidades das reações direta e inversa se igualam. Diz-se, então que a reação atingiu um estado de equilíbrio dinâmico, o equilíbrio químico.

5. ESTUDO GRÁFICO DO EQUILÍBRIO DINÂMICO No instante inicial, t ₀, a taxa de desenvolvimento da reação direta Td direta , é máxima, pois as concentrações de H₂(g) e de I₂(g) são maximo A medida que [H ₂] e [I₂] diminuem, Td direta diminui H ₂ (g) + I ₂ (g) 2 HI(g) Td direta= Td inversa 2H I (g) H ₂ (g) + I ₂ (g) A medida que [H I] aumenta, Td inversa aumenta

6. ESTUDO GRÁFICO DO EQUILÍBRIO DINÂMICO No instante inicial, t ₀, a taxa de desenvolvimento da reação inversa Td inversa , é nula, pois as concentrações de Hi (g) é nula. A medida que [H ₂] e [I₂] diminuem, Td direta diminui H ₂ (g) + I ₂ (g) 2 HI(g) Td direta= Td inversa 2H I (g) H ₂ (g) + I ₂ (g) A medida que [H I] aumenta, Td inversa aumenta

7. Observação importante O equilíbrio químico só pode ser atingido em sistema fechados ( onde não há troca de matéria co o meio ambiente). Em sistema fechado, toda reação química é reversível , maior ou menor grau. As propriedades macroscópicas de um sistema em equilíbrio químico, como concentração, densidade, massa e cor, permanecem constantes.

8. As propriedades microscopias de um sistema em equilíbrio químico, como colisão entre partículas, formação de complexo ativado e transformação de uma substância em outra, permanecem em evolução, pois o equilíbrio químico é dinâmico.

9. O equilíbrio químico de uma reação só se manterá estável enquanto o sistema em reação for mantido isolado (sem trocar matéria ou energia com o meio ambiente). Se houver troca de energia ( variação de temperatura), o sistema irá se ajustar a um novo estado de equilíbrio, e as propriedades macroscópicas desse sistema sofrerão alguma variação ate se estabilizarem novamente.

10. A adição de um catalisador em um sistema em equilíbrio químico aumenta igualmente as taxas de desenvolvimento das reações direta e inversa, sem favorecer nenhuma das reações.

11. Existem três tipos de gráficos que podem ser usados para representar o equilíbrio químico de acordo com a concentração das espécies envolvidas. (1) quando as concentrações dos reagentes e dos produtos são iguais; (2) quando a concentração dos reagentes é inferior à dos produtos; (3) quando a concentração dos reagentes é superior à dos produtos.

12. 1) Quando as concentrações dos reagentes e dos produtos são iguais: Nesse caso, o equilíbrio não está deslocado para nenhum lado, a intensidade de ambas as reações é a mesma:

13. (2)  Quando a concentração dos reagentes é inferior à dos produtos: Nesse caso, já que a concentração dos produtos está maior, isto quer dizer que a reação está deslocada para a direita, porque a reação direta (com formação dos produtos) ocorre com maior intensidade.

14. (3) Quando a concentração dos reagentes é superior à dos produtos: Agora ocorre o inverso do caso anterior, o sentido do equilíbrio químico está deslocado para a esquerda, sendo que a reação inversa, com formação dos reagentes, ocorre com maior intensidade e, em virtude disso, a concentração dos reagentes é maior.

15. O equilíbrio químico fica caracterizado quando as taxas de desenvolvimento das reações direta e inversa se igualam. As concentrações de reagentes e produto, no entanto, dificilmente são iguais num sistema em equilíbrio.

16. Desse modo, é comum dizermos que determinado equilíbrio “tendo para a direita”, no sentido da reação direta, ou “tende para a esquerda”, no sentido da reação inversa.

17. Para sabermos, quantitativamente, se uma reação na qual se estabelece um equilíbrio molecular tende para a formação de produtos ou para a formação de reagentes, definimos uma constante de equilíbrio, K. A constante K pode ser calculada em termos de concentração em quantidade de matéria, Kc , ou em termos de pressão parcial, Kp, conforme o estado de agregação das substancias participantes.

18. Constante de Equilíbrio Conforme dito no texto “Lei da Velocidade para uma Reação”, a velocidade de uma reação é diretamente proporcional às concentrações dos reagentes, conforme mostrado no caso genérico a seguir: aA + bB → cC + Dd v = k . [A] α .[B] β Onde:  v = velocidade da reação; k = constante característica de cada reação; αe β = expoentes que são determinadose xperimentalmente .

19. No entanto, se essa for uma reação elementar, isto é, somente com uma etapa, podemos escrever essa expressão da seguinte forma: v =k . [A] a .[B] b Isso significa que os coeficientes serão os respectivos expoentes na expressão.

20. Mas se estivermos lidando com uma  reação reversível,  que em um determinado momento se encontra em  equilíbrio químico , então poderemos realizar a expressão da velocidade tanto para a reação direta, com o para a inversa: Onde: V d   = velocidade da reação direta;            V i  = velocidade da reação inversa.

21. Visto que a reação está em equilíbrio, a velocidade com que a reação direta se processa ou a sua taxa de desenvolvimento é exatamente igual à da reação inversa, logo: V d   = V i k 1  [A] a .[B] b = k 2  [C] c .[D] d k 1  =  k 2  [C] c .[D] d [A] a .[B] b k 1   =  [C] c .[D] d k 2     [A] a .[B] b

22. Toda constante dividida por outra constante dá uma constante, assim a relação k 1 /k 2 dá origem a uma constante que pode ser representada por  K c   ou   K e , que é a  constante de equilíbrio: Produtos Reagentes

23. Há um ponto importante que devemos observar: somente fazem parte dessa expressão as concentrações em quantidade de matéria que podem sofrer variação como em sistemas gasosos e em soluções líquidas. Visto que a concentração em quantidade de matéria de uma substância no estado sólido é constante, seu valor já está incluso no próprio valor de K c  e, portanto, não é preciso escrevê-lo na expressão.

24. Observe as reações abaixo e suas constantes de equilíbrio:

25. Observe que no 1º e no 2º casos todas as substâncias foram escritas na expressão da constante de equilíbrio, pois estão no estado gasoso ou aquoso, o que significa que estão sujeitas a variação. Já nos dois últimos exemplos, as substâncias que estão no estado sólido não foram transcritas na expressão.

26. ubstitua as concentrações na fórmula do  Kc ​: K c = [NH 3 ] 2 [N 2 ][H 2 ] 3 K c = [0,5] 2 [0,2][0,6] 3 Calcule o valor de  Kc : K c = 0,250.04×0,216   →  K c = 0,250,00864  →   Kc =28,93

27. Constante do equilíbrio químico em termos de concentração em quantidade de matéria ( K c ) e em termos de pressão parcial (K p ) será dada pela divisão do K direto   pelo  K inverso . K p   =__ (pC) c . ( pD ) d ___                         (pA) a . (pB) b

28. Exercício 1-Escreva as expressões para as constantes de equilíbrio para as seguintes reações : 1)     CO 2(g)  + H 2(g)  =     CO (g)  + H 2 O (l)  2)     3H 2(g)  + N 2(g)  =     2NH 3(g)  3)     2NO 2(g)  =     2NO (g)  + O 2(g)  4)      AgCl (s)  =      Ag + ( aq )  + Cl - ( aq ) 

29. 2-(PUC-RS) É dada a seguinte expressão da constante de equilíbrio em termos de concentração de produtos e reagentes: Kc = [NO] ² · [ O₂] [NO₂]² A equação química que pode ser representada por essa expressão é: a)   2 NO 2(g)  ⇆ 2 NO (g)  + O 2(g) b)   2 NO (g)  + O 2(g)  ⇆ 2 NO 2(g) c)    NO 2(g)  ⇆ 2 NO (g)  + O 2(g) d)   2 NO 2(g)  ⇆ NO (g)  + O (g) e)   NO (g)  + O 2(g)  ⇆ 2 NO 2(g)

30. Interpretando o valor de Kc e de Kp Valor alto de Kc ou de Kp Indica que a quantidade de produto é alta em relação à quantidade de reagentes. Concluímos então que o equilíbrio tende para a direita, ou seja no sentido de formação dos produtos. Kc alto ou Kp alto: a reação tende para o sentido dos produtos.

31. Valor baixo de Kc ou Kp Indica que a quantidade de reagentes é alta em relação à quantidade de produtos. Nesse caso, concluímos que o equilíbrio tende pra a esquerda, ou seja, no sentido de formação dos reagentes. Kc baixo ou Kp baixo: a reação tende para o sentido dos reagentes.

32. Valor de Kc ou Kp igual a 1 A certa temperatura, concluímos que, nessa temperatura, a concentração em quantidade de matéria ou pressão parcial de reagentes e produtos é a mesma ( uma situação rara ). Kc =1 ou Kp=1: a concentração de reagentes e produtos é igual.